太古の世界で私達の共通祖先が繁栄を勝ち得た仕組みが明らかに！～「クロロフィルを安全に食べられる」よう進化した生物～

光合成に不可欠な色素であるクロロフィル（葉緑素とも呼ばれる）は、他の生物に「食べられる」と活性酸素を発生するため、食べた側に致命的なダメージを与える危険な物質でもあります(光毒性^注１）。食べる側にはクロロフィルを無毒化して光毒性に対抗する仕組みをもつことが不可欠です。

クロロフィルの「無毒化の仕組み」を発見
クロロフィルをもつ光合成生物である藻類を食べている広範な真核生物^注２）が、細胞内に取り込んだクロロフィルを「CPE」と呼ばれる活性酸素が発生しない安全な物質に転換する仕組みをもっていることを突き止めました(図１)。

「無毒化の仕組み」は普遍的
現在の地球上には、非常に多様な真核生物^注２）が存在していますが、クロロフィルをCPEに「無毒化」する仕組みはほとんど全ての系統群に共通して存在することも明らかになりました。これは、現在の多様性の起源となった祖先的な真核生物の段階（10～18億年前の原生代に存在）で、既に「藻類を安全に食べることのできる仕組み」が確立していた証拠です。

「無毒化の仕組み」の獲得は、酸素に満ちた世界への究極の一歩
約6億年前に地球の大気や海洋が酸素で満たされるようになると、クロロフィルをもつ「猛毒生物」としての藻類が大繁栄しました。すると、それまでは藻類を食べて細々と生きていた我々真核生物の共通祖先^注３）が、クロロフィルを無毒化できないライバルたちを差し置いて台頭しました。こうして酸素に満ちた太古の環境で繁栄を勝ち得たことで、私達を含む、現在に続く多様な真核生物の礎になったと考えられます(図２)。

本研究は、JSTさきがけ／CREST（藻類・水圏微生物の機能解明と制御によるバイオエネルギー創成のための基盤技術の創出；平成24～29年度）、JSPS科研費JP15H05607, JP16K14813, 26840123（研究期間：平成27～29年度）などによって実施されました。

【題　名】Taming chlorophylls by early eukaryotes underpinned algal interactions and the diversification of the eukaryotes on the oxygenated Earth