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Aug 07, 2023

明るいオレンジ色の地衣類は、その色素を「日焼け止め」として使用できます。

I funghi presenti nel lichene arancione sono in grado di evitare gli effetti tossici dei pigmenti luminosi,

オレンジ色の地衣に含まれる菌類は、明るい色素の毒性作用を回避することができ、高い紫外線負荷に耐えることができます。

地衣類は、1 つの真菌種と、共生関係にある少なくとも 1 つの藻類またはシアノバクテリアから構成される興味深い植物のような生物です。 Teloschistaceae として知られる地衣類の科は、多くの場合明るいオレンジ色をしていますが、これは近縁種に比べて珍しい特徴です。 強烈な色合いを生み出す色素は生物自体に有毒な影響を与えることが多く、科学者たちは生物がオレンジ色を合成する際にどのようにして自らを保護したのか疑問に思っています。

研究によると、オレンジ色の地衣類に含まれる菌類は、明るい色素を細胞の外に運び出して「日焼け止め効果」を生み出すことで、その毒性を回避できることがわかっています。 インペリアル・カレッジ・ロンドンと王立植物園の研究者らによって発表された新しいメタゲノミクス研究では、地衣類がその有毒作用を回避しながら、オレンジ色の色合いを利用して太陽光を反射する方法が明らかになった。

『Genome Biology and Evolution』に掲載されたこの研究は、このクラスの地衣類の真菌がオレンジ色の色素を生成直後に細胞の外に輸送する遺伝子を持っていることを明らかにした。

インペリアル大学生命科学部の博士候補者で筆頭著者のテオ・ルウェリン氏は、予期せぬ発見は、地衣類を構成する藻類や菌類から配列を単離した遺伝子調査から得られたと述べている。 オレンジ色の地衣類に含まれる菌類は、有毒な色素を処理するために進化していた、と彼は言う。「私たちが本当に興奮し、驚いたのは、これらの色素の生成を担う遺伝子のすぐ隣に、特殊化された第二の遺伝子があることを発見したことです」その色素を輸送して細胞の外に出すことができるのです。」

これらのトランスポーター遺伝子のおかげで、真菌は色素が蓄積して有毒になる前に色素を自ら取り除くことができたと研究者らは説明している。 トランスポーター遺伝子は、オレンジ色以外の系統/地衣類グループでは見つかりませんでした。

この研究は、RBG Kew プロジェクトによって発案、主導され、一部資金提供を受けました。 RBG キューの菌学上級研究リーダーでテロシスタ科の専門家であるエステル・ガヤ博士は、このグループの発見に満足していると述べた。 「私たちはこの地衣類のグループで何年も研究してきましたが、乾燥した生息地への適応放射線がこれらのオレンジ色の色素によって媒介されていることが明らかになった後、私はいつもなぜだろうと不思議に思っていました。なぜ彼らは、人を死に至らしめるような有毒な色素を生成するように進化したのでしょうか」彼ら自身？"

地衣類を黄金色から深紅の赤色に着色する原因となる色素は「アントラキノン」として知られており、紫外線防御特性もあります。

RBGキューの天然物研究者で、この研究の共著者でもあるトム・プレスコット博士もこれに同意し、「アントラキノンは菌類を含めて非常に有毒であることが長い間認識されてきたため、アントラキノンがどのように作られるのかは常に謎であった」と付け加えた。自分自身を毒することなく化合物を合成できるのです。」 この研究はこれを説明するのに役立ちます。

「地衣類が生成するこれらの色素は水に不溶です。地衣類が生成すると、結晶化が始まり、地衣類の上に層を形成します。」とルウェリン氏は言う。

これにより、地衣類は紫外線や可視青色光を反射できるようになります。 科学者らは、地衣類のどの生物がこの日焼け止め効果から最も恩恵を受けるかはまだ明らかではないが、菌類と藻類の両方が保護されていると推測していると述べている。 藻類は太陽光を利用して光合成を行い、地衣類系の糖を生成しますが、光が多すぎるとDNA損傷を引き起こす可能性があるため、有害になる可能性があります。

結晶の厚い層は、有害な放射線を反射しながらも、光合成のために太陽放射線の一部を通過させます。

オックスフォード大学生物学部の教授であり、インペリアル大学生命科学部の客員教授である共著者のティモシー・バラクロー教授は、これらのメカニズムを理解することで、これらのオレンジ色の地衣がどのように環境で生き延びることができるかを解明するのに役立つ可能性があると述べています。異なる生息地。

「この特定のグループは特に成功しており、紫外線負荷の高い困難な生息地に広がっています」とバラクロー教授は言い、この科には1000種以上の種が含まれており、南アフリカ、ナミビア、オーストラリアなどの国でも見られることを指摘している。

バラクロー教授は、地衣類の独特な構造が研究を困難にしていると指摘し、「地衣類は広く分布しているが、少し変わった生命形態であり、菌類と藻類、そしておそらくはさらに多くのパートナーとの協働で構成されている。これらのパートナーがいると、遺伝子に関する情報を引き出すことが非常に複雑になります。」

このグループが行ったメタゲノム研究では、地衣類からの DNA の小さな断片の配列が決定され、既知の生物のデータベースにマッピングされました。 どの DNA 配列が菌類や藻類に最もよく似ているかを分析することにより、研究者らはどの配列が各パートナーに属しているかを特定することができました。

ルウェリン教授は、研究の次の段階では、地衣類が他の真菌や微生物に勝つことを可能にする潜在的な抗菌特性など、アントラキノンの他の性質を調査しようとしていると述べた。

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Llewellyn, T.、Nowell, RW、Aptroot, A.、Temina, M.、Prescott, TAK、Barraclough, TG、Gaya, E.、2023 年。メタゲノミクスは、テロスキスター目における「日焼け止め」色素代謝の進化に光を当てます (地衣類を形成する子嚢菌門）。 ゲノム生物学と進化、15(2)、DOI: 10.1093/gbe/evad002