酵母の世界 No.33-1｜Barnettozyma sucrosica：帽子型の胞子をつくる利尻島由来の酵母

このシリーズでは、パン・ビール・ワイン・発酵食品を支える酵母たちを、研究者の視点から少しずつ紹介しています。
★酵母の世界を巡るためのまとめページを作成してます↓

前回は、日本の亜熱帯地域から分離され、保存株の再解析によって新種として整理された Vanderwaltozyma japonica（ヴァンダーワルトザイマ・ジャポニカ） を紹介しました。

今回は、日本の北へ向かいます。

北海道・利尻島の土壌から見つかった Barnettozyma sucrosica（バルネトザイマ・スクロシカ）です！

「酵母の分裂」と聞くと、一つの細胞から小さな芽が出て増えていく姿を思い浮かべるかもしれません。

ところが、この酵母を詳しく観察すると、細胞同士が接合し、その中に「帽子」のような形をした胞子をつくる姿が見えてきます。

今回は、酵母の増え方について見ていきましょう！

利尻島の土から見つかった酵母

2007年、研究者たちは北海道・利尻島で、花、果実、土壌、水などから酵母を集めました。

利尻島は北海道北部に位置する冷涼な島です。
こうした亜寒帯の自然環境に、どのような酵母が暮らしているのかを調べるための探索でした。

この調査から得られた酵母は331株。
このうち、利尻島の土壌から分離された2株は、これまで知られていた酵母とは少し違っていました。

そこで研究者たちは、まず細胞がどのように増え、どのような胞子をつくるのかを観察しました。

すると、この酵母は細胞同士が接合したあと、帽子のような形をした胞子をつくることが分かりました！

この特徴は、Barnettozyma 属の酵母に見られる形態の一つです。

そこで研究者たちは、すでに保存されていた Barnettozyma 属の菌株とも比較しました。
すると、奈良県・大台ヶ原の土壌から以前に分離されていた1株が、利尻島の2株とよく似ていることが分かりました。

さらに3株のDNA配列や栄養利用性を比較すると、3株は同じグループを形成し、既知の Barnettozyma 属の種とは明確に区別されました。

こうして、この3株は新種 Barnettozyma sucrosica として整理されました！

では、この酵母の特徴として最初に目を引いた「帽子型の胞子」には、どんな意味があるのでしょうか？

酵母は「芽を出して増える」だけではない

酵母の代表的な増え方を出芽といいます。

親細胞の表面から小さな膨らみができ、それが成長して娘細胞になります。パンや酒づくりで使われる Saccharomyces cerevisiae （サッカロマイセス・セレビシエ）でもよく知られた増え方です。

B. sucrosica も普段は出芽によって増殖します。

ところが、有性生殖へ進むと様子が変わります！

研究では、親細胞と、その親から生じた娘細胞の間で接合が起こる様子が観察されました。
そして、その接合によってできた細胞の中に、次の世代へつながる胞子が形成されます。

特徴的なのが、その形です！
一つの袋状の構造の中に1〜4個の胞子がつくられ、その胞子は丸ではなく、小さな帽子のような形をしています。

酵母というと、丸や楕円形の細胞が増えていく単純な微生物に見えます。

しかし実際には、出芽、接合、胞子形成という複数の段階をもつ生活環があり、その方法や胞子の形も酵母によって異なります。

B. sucrosica は、その多様さを分かりやすく見せてくれる酵母なのです。

帽子型の胞子は何のため？

そもそも、なぜ酵母は胞子をつくるのでしょうか？

菌類の胞子は、次の世代をつくるだけでなく、環境が悪くなったときに生き延びたり、新しい場所へ広がったりするための形態でもあります。
酵母でも、胞子になることで熱や乾燥などに強くなる例が知られています。

では、B. sucrosica の胞子が、なぜ丸ではなく「帽子型」なのでしょうか？

ここは意外にも、まだよく分かっていません！

酵母の世界を見ると、丸い胞子だけでなく、土星型、針型、帽子型など、さまざまな形があります。
しかし、こうした形の違いが、どの環境でどんな利点をもつのかは、多くの酵母で未解明です。

帽子型の胞子も複数の系統で独立して現れており、単純に一つの機能と結び付けることは難しいと考えられています。

胞子とは、基本的な形態あると同時に、「なぜ酵母の胞子にはこれほど多様な形があるのか」という未解明の問いを見せてくれる特徴でもあるのです。

おわりに

Barnettozyma sucrosica（バルネトザイマ・スクロシカ） は、利尻島の土壌から見つかった酵母です。

この酵母の面白さは、新種だったことだけではありません！

普段は芽を出して増える一方で、胞子をつくる段階では親細胞と娘細胞が接合し、その後に帽子のような形をした胞子をつくります。酵母にも、私たちがよく知る「出芽」だけではない、さまざまな増え方や生活環があることが見えてきます。

残念ながら、いまだに帽子型の胞子の役割は、まだよく分かっていません。

特徴的な形が見つかっていても、その生物学的な意味までは分かっていない。

そこにも、野生酵母を調べる面白さがあります。

さらに、利尻島の株を調べる過程では、奈良・大台ヶ原由来の保存株も同じ種と判断され、台湾にも非常によく似たDNA配列をもつ酵母が見つかっています。

次回は、日本シリーズ最終回です（一旦）。

最後に紹介するのは、縄で見つかった新種酵母 Yamadazyma thunbergiae（ヤマダザイマ・トゥンベルギアエ）。

この酵母が見つかったのは、沖縄の花や大学キャンパスの土壌です！

しかも調べてみると、ラフィノースやメリビオースといった植物由来の複雑な糖を利用できることが分かりました。

キトラ古墳、低温に適応した野生酵母、沖縄の土壌、長く保存されていた菌株、利尻島――。

日本各地の酵母をたどってきたシリーズの最後は、「いまも身近な自然から新しい酵母が見つかり、その中にはまだ知られていない代謝能力が眠っている」という話で締めくくります。

次回、日本シリーズ最終回。
沖縄生まれの新種酵母 Yamadazyma thunbergiae です！

★日本由来の酵母に関する記事をまとめてます。詳細はこちらから↓

★過去の様々なトピックの記事を全てまとめてます。詳細はこちらから↓

これらの記事が参考になったら「スキ＆フォロー」をぜひお願いします！

参考文献

Imanishi Y et al. A new Barnettozyma species forming hat-shaped ascospores isolated from soil in Japan. The Journal of General and Applied Microbiology. 2010;56(6):447–453.

Kurtzman CP et al. Phylogenetic relationships among species of Pichia, Issatchenkia and Williopsis determined from multigene sequence analysis, and the proposal of Barnettozyma gen. nov., Lindnera gen. nov. and Wickerhamomyces gen. nov. FEMS Yeast Research. 2008;8(6):939–954. 

Wang JJT et al. Natural trait variation across Saccharomycotina species. FEMS Yeast Research. 2024;24:foae002.

Neiman AM. Sporulation in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. Genetics. 2011;189(3):737–765. 

#酵母
#学び
#発酵
#科学
#生態系
#野生酵母
#日本