アルベオラータ生物群ciliophora , apicolllplexa and dinozoa. jn this short rcview the...

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アルベオラータ生物群 誌名 誌名 日本プランクトン学会報 ISSN ISSN 03878961 巻/号 巻/号 581 掲載ページ 掲載ページ p. 32-39 発行年月 発行年月 2011年2月 農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センター Tsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council Secretariat

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アルベオラータ生物群

誌名誌名 日本プランクトン学会報

ISSNISSN 03878961

巻/号巻/号 581

掲載ページ掲載ページ p. 32-39

発行年月発行年月 2011年2月

農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センターTsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research CouncilSecretariat

Page 2: アルベオラータ生物群Ciliophora , Apicolllplexa and Dinozoa. Jn this short rcview the groups within th巴 Alvcolata will bc introduced and phylogenctic affinities b巴twecn

32 日本プランクトン学会報第 58~き第 l 号 (2011)

アルベオラータ生物群:多様性と系統

堀口健雄*

北海道大学大学院珂学研究院自然史料学部門,〒060-0810札幌市北区北 10条丙 8丁目

Alveolata: its diversity and phylogenetic relationships

T AKEO HORIGUCm*

Detartment 01 Natural History Sciences, Faculty of Science, Hohhaido University, North J 0 TVest 8. Satto1'O 060-0810, jatan

* Coγrestonding aulhor. E-mail: [email protected]

Abstract The Ah'eolata is a group of unicellular巴ukaryoticorganisllls that巴ncolllpassesa wide range of

organisms, [rolll photosynthetic algae, sYlllbionts of Illarine invcrt巴bratcsand vertebrales, fr巴e-livinghetero・

trophic prolists, to hUlllan parasites. The Alveolata is a natural group, consisting of three Illajor groups, i.e.

Ciliophora, Apicolllplexa and Dinozoa. Jn this short rcview, the groups within th巴 Alvcolatawill bc

introduced and phylogenctic affinities b巴twecnthesc groups arc discussed, including lhos巴 ofthc Illinor

alveolates, which Illay not clearly belong to any of the lhree Illajor groups. Thes巴include,lhe Syndiniales, thc

Noctilucales, lhe genus Oxyrrhis, the Ellobiopsidae, the Perkinsea, the genus Chromera and thc genus Col-

todella. Th巴firstfiv巴groupsobviously belong to th巴dino臼agellatcclade and they ar巴posilionedat thc basc

of this cladc, while the laller two laxa belong to th巴 apicolllplexancladc. The clade consisting of apiconト

plexae and dinoflag巴lIatesis somctim巴calledcollectively the Myzozoa. Th巴discov巴ryof the genus Chromera

had a great impact, becaus巴itpossesses permanent chloroplasts, yet b巴longsto the apicomplexan cladc and

Illight give clues to h巴Ipunderstand origin of thc cryptic plastid, callcd the apicoplast, of the Apicolllplexa. To

understand the orgin(s) and evolution of chloroplasts within the Alveolata, it is illlportant to study the

heterotrophic organisllls, which do not poss巴ssobvious chloroplasts, but may have cryptic plastid or nuclear

巴ncod巴dgen巴sof chloroplast origin. In order to grasp protistan biodiversity, th巴 methodcallcd environ-

Illental clone sequenc巴analysishas been widely used. l'{ecent sludies reveal that th巴sequencesbelonging to

lhe clade Marine AJveolatc Group J (MAG 1) and Marinc Alveolale Group JJ (MAG Jl) are abundant巴verywhcre

in thc ocean. Il is now apparent that all of the Illelllbers of thc parasitic dinoflagellat巴s,the order Syndiniales,

so far known b巴longto either MAG 1 or to MAG Ir. This means that our occan is fill巴dwith memb巴rsof th巴

Syndiniales. Th巴rcfor巴, for understanding of thc functions of marinc ecosystems, rescarch conc巴rningthese

parasitic organisms will be important

Key words: Alveolata, Apicomplcxa, Ciliophora, Dinozoa, rnarine alveolate group

は じ め に

近年の分子系統解析の進歩および遺伝子情報,微柏崎造情報

の急激な蓄積により,兵l核生物内の系統関係が次々にflflらかに

されている 特に分子系統解析のインバクトは大きく,新たな

単系統群が認識され,それらには次々と新しい分頒群名が付与

されている (Adl巴tal. 2005,島野 2010,中山 2011). この

ようにまに分子系統学的な証拠から認識された系統群のひとつ

にアルベオラ タ(Alveolata)が存在するアルペオラータは,

他物プランクトンから従属栄養性の原生動物,寄生性の原虫ま

でさまざまな生活形を示す生物を包含し,!d:.態的にも軍要な生

物別であり,人間''i=.ii1iに大きな影響を与える生物jも含んでい

る 本稿では,アノレベオラ タの多線住[:と各都の系統関係を概

観し,本併における葉緑体の進化,さらには最近明らかになり

つつある環境クローン配列とアルベオラータとの関係について

紹介する.

アルベオラータとは

アルベオラ タ(立真核生物の一大系統計で,すべて単細胞性

の除、生生物から織成される.具体的には,繊毛虫類, ~筒鞭毛藻

)lJj,アピコンプレ y クスnlおよびそれらに近縁ないくつかの 7

イナーなクループからなる (Figs.1-3). 本稿で扱うグループは

Fig.4に示されるとおりである. アルペオラータのメンバーは

形態も, '1.活lT;も著しく多様で互いに異なるが分子系統学的な

結果はこれらの近縁削を強固に支持している.数少ない共通の

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シンポジウム nゑ生生物の多様,~fl:と生態的機能」 33

C A

10ぃm

Fig. 1. Major members of th巴 Alv巴olala.A. Ciliate (Eutlotes sp.), B. Schematic drawing of Apicomplexa (nol to scale)

(Gregarina sp.) and C. Dinoflage!!ale (Gymnodinu日nsp.). The dinokaryotic nucleus (N) can bc seen

Fig.2. Transmission eleclron micrograph. Cortical alveoli of a dinoflagellate (=amphiesma). Flattened vesicles are

located just benealh the plasma membrane (p)

形態Jf~質として制iI包外被の構造が挙げられる (Fig. 2). 最外庖

の細胞般の内fHljを扇平な袋状構造が裏打ちする この機i盆はア

ルベオール (corticalalveolus)と呼ばれ, グループ名もこの名

í~Fに刷来している (Cavalier.S mith 1991) 長近,形態以外で

アルベオラータを結びつける特徴として, アルベオリン (alve.

olins)と呼ばれるタンバク 質ファミリ のイヂ在がl明らかになっ

ている (Gouldet al. 2008) 以下にアルベオラータの主な構成

員を簡単に紹介する.

繊毛虫類 Ciliophora

繊毛虫類 (Fig.1A)は,ソウ リムシやラ ソパムシに代表され

る生物別で,繊毛をもち, 大核 ・小核の 2つのタイ プの核を有

する,有性生殖に|探して接合をお こなう,という特徴で、定義つ

けられる.現在 8,000積以上が7JIられているー多くは捕食性

で,水中, JなiJEI札上域中など幅広いハビタ y 卜に分布する.

n~態も単細胞生物にしては複雑で,多様性に富み,原生生物の

中でも非常に繁栄 しているグループのひとつであ る 繊毛虫鋭

に関しては Lynn& Sma!! (1989, 2000), Lynn (2008)なとを

参照いただきたい

コア渦鞭毛藻類 Core-dinoflagellates

渦!j\(~毛;染頒は,縦溝と憐絡をもちその中にそれぞれ縦鞭毛,

横縦毛をもっという特徴的な形態 (Fig.1C)でまとめられる ク

ルー プで,約 2,000極がま[1られる 典型的な渦鞭毛藻頒(コア

渦純毛f染と11予ぶ)は渦純毛泌核という特殊な核を有する.渦鞭

毛藻抜(ま,1)真1安生物の染色体に共通のヒストンタンバク質を

欠く, 2)MI胞周期を通して染色体が凝集する, 3)骸分裂に1亥外

紡錘糸が関与する,なと仙のと1:.物に見られない特徴を示す 本

併は一般に藻類の仲間として披われ,7/<闘における一次生産者

としての役割も果たすが,袋線1本を持つ渦純毛藻類は全体の半

分程度にjl!!Jき ない 渦f.(~毛藻績の生物学的な性質については

Taylor (1987)を,分類学的な扱いについては, Fensome ct al

(1993)を参照されたい.

シンディニウム類 Syndiniales

典型的な渦鞭毛藻鎖は,上述のように渦鞭毛藻核をもつが,

一方,遊走細胞のJr~"遣は渦鞭毛議類似の特徴を示すものの渦鞭

毛議核をもたなL、生物も知られており , これらも広義の渦~r~毛

藻類として倣われる このような(中聞はシンディニウム類

(Syndiniales)としてまとめられる シンディニウム類のすべ

ての穫は寄生性であり Syndinium Chatton, AmoeboPhrya

Koeppen. Hematodinium Chatton et Poisson. DubosqueLLa

Chalton, Jchtyodinium Ho!!ande et Cachonなとの属が含まれ

る.これ らの詳細は堀口ほか (2006)の総説を参照されたい. シ

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34 日本プランクトン学会報第 58巻第 l号 (2011)

A

1Oum

Fig.3. Examples of minor alvcolatcs. A. Noctiluca scintillans cell, showing gamet巴 formation.R巴leasedgametes can

b巴 se巴n(arrows), B. Immature cell o[ Kofoidiηium sp., C. Oxynhis 1ηanηα, and D. Ellobiopsis chaloni Caullery (arrow),

parasitizing a copepod Bestiolinαsp. (photograph: courtesy by Dr. S. Ohtsuka, I-!iroshima Univ.)

ンディニウム矧は後述する MarineAlveolate Group 1, IIとい

うクレ ドに関係し,系統的にはコア渦鞭毛謀総と姉妹群にな

るが (Haradaet al. 2007), Gom巴zet al. (2010)によれば本甘?と

コア渦鞭毛藻類の問にヤコウチュウ類が位置するという.

ヤコウチュウ類 Noctil ucales

ヤコウチュウ目 (Noctilucal巴s)はコフォイディニウム科 (Ko

foidiniaceae)(Fig.3B),レプトディスカス1"1.(Leptodiscaceae),

ヤコウチュウ科 (Noctilucac巴ae)の 3科を含む (Fensomcet al

1993) これらは生活珠Eの一時期のみに渦鞭毛言語核をもち, 栄

養細胞は遊泳性でかつ極端にirJ.iJI包化している,という特徴でま

とめられる分類群である.海洋フョランクトンとして最も頻繁に

見られるヤコウチュウ λioctilucascintillans (Ehren berg)

MaCartney は典型的な/尚早I~毛深類とは異なり, I夜胞化した球

形の細胞をもっ,栄養制胞が複相である,核が渦\\I~毛藻核では

ない, などが特徴である.一方,配偶子 (Fig.3A)は2本鞭毛

(横鞭毛は短しつで渦縦毛藻類似の形態を示 し,核も J品~I~毛藻核

である (Hohfeld & Melkonian 1995, Fukuda & Endho

2006) 本種の系統的位霞に関して Fukuda& Endoh (2008)

はI-!sp90とβーチュープリン造伝子により,ヤコウチュウはオ

キシリスとともにコア渦鞭毛藻の根本で分岐することを不し

た. 最近の 28S(LSU) rDNAを用いた解析でもヤコウチュウ

がオキシリスとともにコア渦鞭毛藻の恨本で分岐することが示

されている (Ki2010). Gom巴zet al. (2010)はSpαtulodinium

J. Cachon ct M. Cachon (コフォイディニウム科)と Abediη-

ium Lo巴brichJr et Loeblich 1II (レフ、卜ディスクス科)の SSU

rDNAのゾークエンスをj尋て,ヤコウチュウとともに角平析をお

こなった.その結果, 3属(=3 mは単系統となりノクチル

カ目の餅系統性と共に, ブートストラップ・確率はそれほと高 く

ないものの, ノクテイルカ目がコア渦鞭毛藻類の!lili!l未群の位置

に来ることを示 しているー

オキシリス Oxyrrhis

オキシリス Oxyrrhismaηηa Dujardin (Fig. 3C) は,汽7l<~

海水に生息する自由生活↑~tの従属栄養生物jであるが,特にタイ

ドプールで頻繁に見つかる.細胞は弾丸形で細胞後端も尖る

2本鞭毛性だが, コア/尚早f~毛藻のようなリボン状形態を示さな

い 染色体は常に凝集しているが, ヒストンはもっ点がコア渦

鞭毛渓とは異なる.ア ピカル・コンプレソクス係構造はない.

系統的位置については, コア渦鞭毛深頒の根本で分岐するとい

う報告と (Saldarriagaet al. 2003, L巴日口d巴r& Keeling 2004,

Low巴 etal. 2005), コア治利回毛藻の中で分岐したという報告

(Cavalier-Smith & Chao 2004)がある,細胞構造や生化学的

な性質を考慮すると,前者の可能性が高い

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シンポジウム 「原生生物の多様性と生態的機能」 35

エロビオプシス主要 Ellobiopsida

エロビオ プシス類は系統的位置不明の甲殻鎖の寄生生物とし

て認識されていた (Whisl巴r1989) 細胞は多核で,外形は柄

(stalk)と卜ロフォメア (trophomer巴),末端の lまたは 2個のコ

ノメア (gonomere)から成る (Fig.3D).Silberman et al. (2004)

はSSUrDNAを用いた分子系統学的な研究結果から, Thalas-

somycesはアルベオラータの一員であることを示し,さらに

Gomez et al. (2009)はEllobiopsisのゾークエンスを得て系統解

析をおこない,ThalassomycesとEllobiopsisは姉妹併であり,

このクレードは路かにアルベオラータに属することを縫;忍した目

パーキンサス類 Perkinsea

ノfーキンサス属の仲間は温帯-から熱,日1'J或の世界IIJの沿岸j或に

分析7し, カキ, アサリ, アワヒなどに寄付ーする (Villalbaet al

2004). ~fに Perki円sus 斤Z 日nηus (Mackin, Ow巴net Colli巴r)

Levine はカキの干~:~ニと1"物として7、11 られ, しばしばカキの大量

死をもたらす 一方,渦慨毛藻頒に寄生するノ苧ーキンサス類も

知られるようになり, これらは ParviluciferaNoren et Mo巴s-

trup属に分類される (Noren巴tal. 1999, Leander & Hoppen

rath 2008, Figueroa et al. 2008)ーバーキンサス頒の遊走細胞

には,ア ピカル・コンプレックス絞構造が見られる (Perkins

1976). 系統的位置はア ピコンプレックス類よりは渦鞭毛藻類

に近縁であるが,かなり初期の段階で分岐したらしいことが示

されている (Cavalier-Smith& Chao 2004, Leand巴r& Keel-

ing 2004, Hoppcnrath & L巴and巴r2009)

アピコンプレックス類 Apicomplexa

アピコンプレックス類 (Fig.1B)はすべて寄生性で笥主はさま

ざまな後生動物て‘ある アピコンプレ y クスの名は本生物群の

スポロゾイ卜やメロソvイト期の細胞先端にアピカル・コンプ

レックス (apicalcomplex)と呼ばれる構造をもつことに由来す

る.およそ 300属 4,800種がjJIられるが,実際はこの 10倍以上

有在するのではないかと推定されている (Perkins巴tal. 2000).

ヒトや動物の霊安ーな病原体となる種も知られ.マラリアやトキ

ソプラズマ症は特に有名である アピカル・コンプレ y クスと

11干ばれる構造複合体は細胞前端に存在し宿主細胞への侵入に

関わる.この構造は, 3つの主要部分から成る.すなわち,円筒

状のコイルに巻いた微小包から成るコノイド (conoid),放射状

に細胞内側に沿って微小管を伸ばす極リンク (polarring), そ

れにロプトリー (rhoptory)と呼ばれる酵素が詰まった漠的状

の袋構造から成る.さらにコルジ体由来と考えられるミクロ

ネ ム(microneme)と呼ばれる電子密度の濃い袋状構造も細

胞先端付近に多く存在する (Perkinset al. 2000) 本群におけ

る進化学的に興味深い特徴の lつは,アピコプラスト (apico-

plast)とH干ばれる痕跡的な葉緑体の存在である(後述).

コルポデラ Colpodella

コルポデラ ColpodellaCienkowskiは2本鞭毛をもっ自由

生活性の鞭毛虫で,細胞前端に存在するロストラム (rostrum)

を附いて餌細胞の細胞質を吸い出すという捕食機式を示す ロ

ストラム部分はロプトリ とコノイドなどから成るア ピカル・

コンプレックス機構造を示す ただし,コノイドは一部が聞か

れた開放型のコノイド(閉鎖型のコ/イドと異なるので pseu-

doconoidと呼ばれる)をもっ点が典型的なアピコンプレック

ス類とは異なっている (Brugerolle2002) コルポデラの系統

的位置は,アピコンプレックス類に近縁で,寄生J性のア ピコン

プレックス類と姉妹群の位置を占める (Kuvardina巴tal. 2002,

Moore et al. 2008)

クロメラ Chromerα

クロメラ Chromer,αveliaMoor巴巴talは、オーストラリアの

コマルキクメイシ(サンコ)から分離され, *万属ffT積として記

載された大きさ 5~7μm の球形または.9iiI求形の微制緩である

4軍包!撲の葉緑体はクロロフィル a, ビオラキサンチンを含む

(Moorc ct aJ. 2008). 生活f宗I:jJ(こ 2本鞭毛の遊走子を形成する

がその形態はコルポデラに類似しており,開放忍!のコノイドも

もっという (Obornikct aJ. 2010, Weatherby et aJ. 2010) こ

の猿頒が系統的にア ピコンプレックス類に近縁であったためこ

の発見は注目を浴びた.骸コードの rDNAの解析結果では,ア

ピコンプレックス煩のクレードの最も初期に分1I皮した生物であ

ることが示された (SSUrDNAではコルポテラ(後述)の外側)

(Moore巴tal. 2008)目クロメラはア ピコプラストの起源を探る

Lで特に重要である 葉緑体遺伝干による解析結果では,袋線

l本コードの SSUrDNAではクロメラ葉緑体はアピコ プラスト

の姉妹群となり,一方,同じく集中主体コードのρsbA遺伝子に

よる解析ではコア渦純毛藻の葉緑体と姉妹併になった (Moorc

et al. 2008). より多くの遺伝子を用いた最近の解析でも同様の

結!f~が得られている(Janouskovec ct al. 2010)

アルベオラータ内の系統関係と Myzozoa

一部不明の部分はあるものの最近の分子系統解析結果を総合

するとアルベオラータの系統関係、は Fig.4に示すようになる

繊毛虫類が最初に分岐し,アピコンプレックス類と渦純毛藻類

が姉妹1:ifとなる 後者のクレードに対して. ミゾゾア(iVlyzo

zoa)という 高次分類群が提唱されている (Ca¥'ali巴I二Smith&

Chao 2004), 11品革(~毛謀類の捕食様式にミソサイトーシス

(myzocytosis)というものがあり (Schnepf& Deichgrab巴I

1984),これは丸委みせずに簡の細胞内容物を吸い取るという

ものである アピコンプレ y クス系統群内で初期に分1I皮したと

考えられる自由生活性のコルポデラでも同様の捕食方法が見ら

れることから, この捕食様式はア ピコンプレックス類と渦鞭毛

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第 1号 (2011)第 58巻日本フ・ランクトン学会報

: s~.xual micronucleuslvegetative macronucleus cm8

36

〉「く

mO「〉吋〉

玄〈NONO印

。一コONO印

Ciliophora

Core-dinoflagellates

Syndiniales (Marine Alveolate Group 1&11)

Noctilucales

Oxyrrhis

Ellobiopsida

Perkinsea

Chromera

Colpode/la

Apicomplexa

• corlical alveoli

Fig. 4. Hypothetical tree to show phylogcnetic affinities of protislan groups within lh巴 Alveolata.The gains and

losses of charact巴rsar巴alsoplotted. B巴causeof ambiguity, thc origin of thc chloroplasts are not sl1o¥¥'n.

/附[自毛

鞭毛深の葉緑体に加えて,ハプ 卜藻,Ui染,緑泌を起源とする

葉緑体をもつものや盗1鋭利本現象を示す種も女[1られる

務の葉緑体i並化はよえにタイ ナミック で興l味深いテーマであるが

詳細は Horiguchi(2006)などを参照されたい.

一方,Cryptosporidium Tyzzer (Zhu et al. 2000)やグレガ リ

ナU{(Toso & Omoto 2007)を除いてア ピコンプレッ クス頒の

多くの純が痕助、的な来線体(ア ピコプラス ト(apicoplast)) を

もっ (McFaddenct al. 1996) アピコプラス トは,35 kbの環

状 DNAを含む 4重包I1突に1mまれた小さな袋状の構造体であ

光合成能はないが,脂肪酸合成やへム合成,イソ プレノイ

ド合成など,1:イ7に必須な機能を果たしている (Ralphet al.

2004) 渦鞭毛藻頒とアピコ ンプレックス頒の近縁悦から, こ

れらの共通祖先で紅藻から葉緑体を獲得した可能セ|が高い

(Moorc巴tal. 2008, Janouskovec et al. 2010)が, 一方でアピ

コプ ラス トは緑藻起源で あるとい う報告も ある (Lauet al

2009) 最近, クロメラが渦鞭毛;築頒と同じ FormIIのルビス

コをもつことが明らかとなり, このことは渦鞭毛藻矧, アピコ

ンプレックス傾, クロメラが共通の祖先で葉緑体を獲得したこ

とを文持 する 証拠と考え られ ている(Janouskovecet al

2010). さらに紅藻起源の葉緑体をもっ生物~'ltf (不等毛楠~合~,ク

リプ卜植物,ハプト値物)はアルベオラ ータを含めすべて単系

統で,業総体の獲得はそれらの共通の伺先で l回だけ生じたと

いう仮説も提出されている(クロムアルベオラ ー タ仮説〉

(Cavali巴r-Smith1999)が, この仮説についても確定的な結論

は得られていない (Keeling(2009)なとを参照).

ベオラータ仮説が正しいならば,繊毛虫頒も葉緑体をもっo二秒j

の乎孫ということになる.繊毛虫に痕湖、千1'.)な葉緑(小が見つかっ

i染~の共通の佃先に存1J した可能t1 が高く,

l洋をまとめる名称として提H目された.

このようにlilij極の近縁性は明らかであるが,それぞれの典型

的な生物では,形態もtT.rfiJ[;も極端に異なっており,この異な

る生物trf'の特徴がいきなり共通祖先から直後分化してきたとは

考えにくい.そこでこれらのメジャ ーな分鎖群のし1-'問的な位置

を占める生物の特徴を調べることが, ミソ ゾア内の形質進化を

I~解するうえで霊安となる (Fig. 4) (し巴and巴r& Keeling 2003,

Cavalier-Smith & Chao 2004, Hoppenrath & 1くceling2009).

したがってこの 2

アルベオラータと葉緑体

葉緑体の起源と進化は工1;核生物:if!j化においても興l味深い問題

の lつである コア渦鞭毛諜類の葉緑体は 3重包I1英に削まれ,

ミニサークルと呼ばれる葉緑体ケ ノムをもつなど特徴的であ

ミニサークルは小さな環状ニ本鎖 DNAに I個のiili伝子の

クロムアJレ

みが コードされる (1gene-j circle)というもので, 一般の築緑

体ゲノムとは大きく異なっている 今のところ-1数穏のj遺伝子

がミ ニサークルとして存在することがま11られている (Zhanget

a1. 1999, Howe 2008). さらに光合成の炭酸固定に関わるルビ

スコとH乎ばれる酵素は, 他の他物ではすべて Form1と日平ばれ

るタイプであるのに対し,渦鞭毛藻はプロテオバクテリアから

の遺伝子の水平移動で獲得したと考えられる FormIIルビ ス

コをもっ (Mors巴巴ta1. 1995).この特徴的な葉緑体は,紅藻に

1'1:/来する二次共生袋線体であると考えられている (e.g.Keeling

2010). 一方, コア渦早r~毛藻では葉線[本をも たない艇が峨々な

系統に存在するが,これらは土次的に築縁体を失ったものらし

い (Saldarriagaet a1. 2001, Hackclt et al. 2004). 典型的な渦

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シンポジウム n京生生物の多似性と生態的機能」 37

たという報告はないが, Reyes-Prieto et al. (2008)によれば,

繊毛虫のテトラヒメナとソザウリムシの大核から 16個の藻類起

源と考えられるタンバク質が見っかり,そのうち 14個は他の

クロムアルベオラータで見られるものであるという ただし,

これらの植物由来の遺伝子はよ町士、?の水平移動によってもたら

された可能性も否定できず (Archiba!d2008),最終的な結論を

得るにはさらなる研究が必要である.アルベオラ ータにおける

葉緑体の進化過程の理解には築線i本をもたないアルベオラータ

類で,かっ系統樹ヒで基部付近に現れる生物鮮の痕跡的葉緑体

の1有無,核ゲノム[1:1の葉縁体由来i宣伝子の有無などを検証が必

'tQーがあ る. ノ守 キンサス頒の Peγkinsusmarinus (lvlatsuzaki

et al. 2008, J oseph et al. 2010)では葉緑体起源のi遺伝子の存在

だけでなく,痕跡的な葉緑体の存在が強く示唆されている. 一

方,オキシリスでも,袋線{本起源!のig伝子の存在が不され,さ

らに間般的な証拠ではあるが, i.良湖、自f:jな葉緑{木の存ú:の可能↑~I:

が指摘されている (S!amo¥川 s& Kee!ing 2008)

アルベオラータと寄生性~海洋は寄生性アルベオラータで満ち

あふれでいる!?

i音主主によらな L吋 iて物多様性解析訟の lっとして環境クロー

ン配列によ る刀法がある.比較的初期の研究において,環境ク

ローン配列のみで地成される Marin巴 Alv巴olateGroup 1

(MAG 1)および MAGIIと名付けられた新奇の系統が,大きさ

0.2~5μm のフラクションサイズの淘水サンプルから発見され

た (Lopez-Garciact al. 2001) その後の研究により, これら

:vIAGに属する配列をもっ生物は外洋城,沿岸i或,底泥,熱Jlくl噴

出口,深海の)![(酸素ノド境など,幅広い海洋潔境に普通的に作:n

することがlリJらかとな った (Groisi!li巴ret al. 2006). 大規模な

球i賞クロ ン配列解析 (Guillouet al. 2008)によると,多くの

アルベオラータの潔境クローン配列は上述のおIAGを含む大

きな系統併を形成し,これらはコア渦純毛務と&rli妹lilの関係に

なる.

f策i克クローン配列による多様性解析の問題点は, 1百!じ配列が

データベース中に存在しない限り配列が山来する生物種が特定

できない点である 一方,生物稲を特定した lーでのilK基配列解

析によって,笥生性のゾンディニウム類のうち,Amoebophryα,

Hematodiηium, Syndinium (Skovgaard et al. 2005)が MAG

1Iに含まれることが明らかになった続いて Dolvenet al

(2007) が放散虫の細胞内に含まれる生物~ (実体は不明だがおそ

らくは寄牛生物)が MAGIのメンバーである事を不し, Ilarada

et al. (2007)が有錨繊毛虫に笥生する Duboscquellaが MAG1

に属することを明らかにした ここに来て初めて環境クローン

配列でのみ認識されていたお'lAGIクレードの生物の 「顔jが見

え始めたのである.魚、卯に寄生する fchthyodiniumもiVIAG1の

クレー ドのメンバーである (Skovgaardet al. 2009)目 Guillouet

al. (2008)の大規模な環境クローン配列研究によれば, ルIAGク

レードに!認するが起源性物不明の配タIJが大量に存在する.今ま

でに明らかになった MAGのメンバーが,全てシンディニウム

鎖であったことを考えると,これら未だ顔の見えない大量の環

境クローン配列も シンディニウム対に由来する可能性は高いー

いったいシンティニウム鎖はとれだけの多椋性をもつのだろう

か?環境クロ ーン配列の多くがピコ~ナ ノプランク トンサイズ

のフラクションから得られていることを考えると,これらがシ

ンディニウム類の小さな遊定制胞 (11包子〕である可能性が高いー

そして,そのような!lic)i1Jが海洋の JLl 、 1むほlでコンスタン卜にt~

出されるということは,海洋はシンディニウム類の11包子で満ち

あふれでいることを示唆する 海洋の生態系のシステムを考え

る」こで, この寄 ~I 性渦鞭毛;築類の研究が亙妥性を41j びてくるこ

とは間違いない しかしながら最近の Takishitaet al. (2010)の

研究によれば,これらのデータの陥'釈には臼一誌が必22である 彼

らは相模湾の水深 1,000m強の海底の冷湧水域からサン 70

ルを

採取し, RNAを抽出して潔境 DNAならぬ環境 RNAを調査し

た RNAを調貸する E主義は,その場所で笑I僚にとt物が活性を

もって*i、 '&j:をおこなっていることプ)'1i'(ii~.訟で‘きる点にある m-:r 悩郊の--1'重や ivIAGIや IIの配列が同じ場所からの環境 DNAか

らは得られたが,照境 RNAから得られなかった すなわち,こ

れらの生物は存不正するもののや浬的に不活性であったこのこ

とは, MAGの配列は海洋のすべての環境から何られているが,

これらが生理的に活性かどうかはまた別問題であることを示し

ている.生態系における寄生性渦鞭毛藻頒の役割を検証するに

は,今後このような観点、からの研究も進めていく必要があるで

あろう なお, Takishita et al. (2010)の研究によれば,深海の

冷梯7Jd攻の海底では多僚な繊毛虫類が活性をもって生活してい

たと言 う,この繊毛虫煩ももちろんアルベオラ タの仲間であ

海洋においてアルベオラータは多機に分化し,量的にも多く

存在し生態系で・重要な役剖を果たしている.特に寄生悩のア

ルベオラータが想像以iに多様にかっ大量に存在するiJj;が見え

てきた また,アルベオラータの系統関係をみると,アピコン

プレックス頒を始めとして, シンディニウム類,エロヒオプシ

ス級なと :言?とt という生き方を選んだ~I:-物群も多い(繊毛虫矧や

コア渦鞭毛藻類の LIJ にも寄生↑~I:の径は符在廿る) アルベオ

ラータを理解するには,寄生性という生き方にも注目すべきで

あることカiわカ〉る

謝 辞

*シンポシウムでの発表の機会を与えてくださった広島大学

の大塚攻教授に感謝申し卜げるーこの研究の一部は学術振興会

科学研究費補助金(研究代表.大塚 攻, 20380110)の助岐に

よる.

Page 8: アルベオラータ生物群Ciliophora , Apicolllplexa and Dinozoa. Jn this short rcview the groups within th巴 Alvcolata will bc introduced and phylogenctic affinities b巴twecn

38 日本プランクトン学会報第 58巻第 l号 (2011)

引用文献

Adl, S. M., A. G. B. Simpson, M. A. Farmer et al. (28 co-

au1hors) 2005. The new higher level classification of

eukaryotes with emphasis on the taxonomy of protists.}.

Eukαryot. Microbiol. 52: 399-451

Archibald, J. M. 2008. Plastid evolution: Remnant algal

genes in ciliates. Curr. Biol. 18・R663-R665

Brugeroll巴, G.2002. Colpodella vorax: ultrastructure, preda-

tion, life-cycl巴, milosis, and phylogenetic relationships

Eur. ]. Protistol. 38: 113-125

Cavalier-Smith, T. 1991. Ccll diversification in hetero何

trophic flagellates. In The Biology of Free-lliving Hetero-tγophic Flagellates. (eds. Patterson, D. ]. & ]. Larsen) pp

113-131. Clarendon Press, Oxford

Cavalier-Smith, 1'. 1999. Principles of prolein and lipid

targeti ng i n s巴condarysymbiogenesis: euglenoid, dinofla-

gellate, and sporozoan plastid origins and the eukaryote

family lree.]. Euk. Microbiol. 46: 347-366.

Cavali巴r-Smi1h,1'. & E. E. Chao 2004. Protalveolate phy-logeny and syst巴ma1icsand the origins of Sporozoa and

dinoflag巴llates(phylum Myzozoa nom. nov.). Eur. ]. Pro-tistol. 40: 185-212

Dolven, J. K., C. Lindqvist, V. A. Albert, K. R. Bjorkdund, T

Yuasa, O. Takahashi & S. Mayama 2007. Molecular diver-

sity of alveolates associated with n巴ri1icNorth Atlantic

radiolarians. Protist 158: 65-76

Fensome, R. A., F. ]. R. Taylor, G. Norris, W. A. S. Sarjeant,

D.1. Wharton & G. L. Williams 1993. A Classi行cationof

Living and Fossil Dino臼agclla1es.Micropaleontlogy, Spe-

cial Publication Number 7, Hanover: Shcridan Press, 351 pp

Figueroa, R. 1., E. Garces, R. Massana & ]. Camp 2008

Description, host-spccifici1y, and strain selectiviliy of the

dinoflagellatc parasite Parvilucifeγa sznerae sp. nov

(Perkiinsozoa). Protist 159: 563-578

Fukuda, Y. & H. Endoh 2006. New dctails from the com-

plete life cycle of the red-tide dinoflagellate Noctiluca scintillans (Ehrenberg) McCartney. Eur. ]. Protistol. 42

209-219

Fukuda, Y. & H. Endoh 2008. Phylogenetic analyses of lhe dinoflagellate Noctiluca scintillans bas巴don b-tubulin and

Hsp90 gen巴s.Eur. ]. Protistol. 44・27-33

Gomez, F., P. Lop巴z-Garcia,A. Nowaczyk & D. Moreira 2009

The crustacean parasites Ellobiopsis Caull巴ry,1910 and

Thallassomyces Niezabitowski, 1913 form a monophy-

letic divergent clade within the Alveolata. Syst. Parasitol 74: 65-74

Gomez, F., D. Moreira, & P. Lopez-Garcia 2010. Molecular

phylogeny of noctilucoid dinoflagellates (Noctilucales,

Dinophyceae). Protist 161: 466-478

Gould, S. B., W. H. Tham, A. F. Cowman, G. 1. McFadd巴1

Kirkham, R. Massana, D. J. Scanlan & A. Z. Worden 2008. Widespr巴adoccurrence and gcnctic di¥'ersity of marine

parasitoids belonging to Syndiniales (Alveolata). Env. Mi-crobiol. 10・3349-3365

Hackett,]. D., D. M. Anderson, D. L. Erdner & D. Bhattacha-rya 2004. Dinoflagellates: a remarkable evolutionary ex-

P巴riment.Am.]. Bot. 91: 1523-1534

Harada, A., S. Ohtsuka & T. Horiguchi 2007. Speci巴sof the

parasitic g巴nusDuboscquella are memb巴rsof the enig-

matic marin巴 alveolategroup 1. Protist 158・337-347

Hohfeld. 1. & M. Melkonian 1995. Ul1raslructur巴 ofthe

flagellar apparatus of Noctiluca milliaris SUl勾irayswarm-

ers (Dinophycea巴).Phycologia 34・508-513

Hoppenrath, M. & B. S. Leander 2009. Mol巴cularphylogcny

of Parvilucifera prorocentri (Alveolata, Myzozoa): insigh1s

into per!王insidcharac1er evolution.]. Eukαryot. Microbiol 56: 251-256

Horiguchi, T. 2006. Algae and their chloroplasts with par-

ticular r巴f巴r巴nc巴tothe dinoflagellat巴s.Paleontol. Res. 10 299-309.

j苅I1健雄・ j京田愛・ 大塚攻 2006 日本沿岸の寄生性渦鞭

毛藻鎖の分類学的研究の現状と課題目日本フーランクトン学会

報 53・21-29

Howe, C. ]., R. Ellen, R. Nisbet & A. C. Barbrook 2008. The r巴markablechloroplast genome of dinoflagellates.}. Exp Bot. 59: 1035-1045

Janouskovec, ]., A. Horalくa,M. Obornikb, ]. Lukesb & P. J

Keeling 2010. A common red algal origin of the apicom-

plexan, dinoftagelltae, and heterokont plastids. PNAS 107: 10949-10954

Joseph, S. J.. J. A. Fernández-I~obledo, M. J. Gardn巴r,N. M.

El-Sayed, C.-H. Kuo, E.]. Scoll, H. Wang,]. C. Kissinger &

G. R. Vasta 2010. The alveolate Perkinsus marinus: bio-logical insights from EST gene discovery. BMC Genomics 11: 228

Keeling, P. ]. 2009. Chromalveolatcs and 1he evolution of

plas1ids by secondary cndosymbiosis.]. Eukaryot. Micro-biol. 56: 1-8.

Keeling, P.]. 2010. The endosymbiotc origin, diversification

and fate of plastids. Phil. Trans. R. Soc. B 365: 729-748.

Ki, J.-S. 2010. Nuclear 28S rDNA phylogeny supports the

basal plac巴mentof λ!octiluca scintillans (Dinophycea巴,Noctilucales) in dinoflagellates. Eur. ]. Protistol. 46: 111-

120

Kuvardina, O. N., B. S. Leander, V. V. Al巴shin,A. P

Myl'nikov, P. ]. K巴巴ling& T. G. Simdyanov 2002. Th巴phylog巴ny of Colpodellids (Alveola1a) using small

subunit rRNA gene sequ巴ncessuggest they ar巴th巴fr巴e-

liγing sister group 10 Apicomplexans. j. Eukaryot. Micro-biol. 49: 498-504

Lau, A. O. 1'., T. F. McElwain, K. A. Brayton, D. P. Knowles

& E. H. Roalson 2009. Babesia bovis: a comprehensivc phylogenetic analysis of plas

Page 9: アルベオラータ生物群Ciliophora , Apicolllplexa and Dinozoa. Jn this short rcview the groups within th巴 Alvcolata will bc introduced and phylogenctic affinities b巴twecn

シンポゾウム 「原生L主秒jの多緑、性と生態的機能」 39

Leand巴r,B. S. & P. J. K巴eling2004. Early evolutionary

history of dinoflagellates and apicomplexans (Alveolata)

as inferred from Hsp90 and actin phylogenies.]. Phycol 40・341-350

Lopez-Garcia, P., F. Rodriguez-Valera, C. Pedros-Alio & D

Moreira 2001. Unexpect巴ddiversity of small eukaryotes

in deep-sea Antarctic plankton. Nature 409: 603-607 Lowe, C. D., A. Day, S. J. Kemp & D. J. S. Montagnes 2005

There ar巴 highlevels of functional and genetic diversity

in 0勾 rrhismarina.]. Eukαryot. Microbiol. 52: 250-257

Lynn, D. H. 2008. The Ciliated Protozoa白 Characterization,Classification, and Guide to the Literature. 3rd ed. Spring巴r,

606 pp.

Lynn, D. H. & E. B. Small 1989. Phylum Ciliophora. ln

Handbook of Protoctista. pp. 498-523. (eds. Margulis, L., J

O. Corliss, M. Melkonian, D. J. Chapman). Jones and

8art!巴ttPU blishers, 80ston.

Lynn, D. H. & E. B. Small 2000. Phylum Ciliophora. pp. 371

656. In The Illustrated Guide to the Protozoa. 2nd edition Allen Press, Lawrence McFadden, G.J., M. E. Reith, J

IVlunholland, N. Lang-Unnasch 1996. Plastid in human

parasites. Nature 381: 482 Malsuzaki, M., H. Kuroiwa, T. Kuroiwa, K. Kita & H. Nozaki

2008. A cryptic algal group unveiled: a plastid biosysthe-

sis pathway in the oyster parasite Perkinsus marinus Mol. BioL. EvoL. 25: 1167-1179.

McFadden, G. 1., M. E. Reith, J. Munholland & N. Lang

Unnash 1996. Plastid in human parasitcs. Nature 381: 482

Moore, R. B., M. Obornik, J. Janouskovec et a1. (14 co-

authors) 2008. A photosynthetic alveolatc closcly related

to apicomplexan parasites. Nature 451: 959-963 Morse, D., P. Salois, P. Markovic & J. W. Hastings 1995. }¥

nuclear巴ncoded form II RuBisCO in dinoflagellat巴S

Sciπce 268・1622ー1624

中山 間112011 生物学の一大フロンティア l京生生物jの多様

性. 日本フーランクトン学会誌 58:24-31

Noren, F., o. Moestru]コ&A. Rehnstam-Holm 1999. Paruilu cifera infectans Noren et Moestrup gen. et sp. no¥'

(Perkinsozoa phylum no¥'.): a parasitic flagellate capable

of killing toxic microalgae. Eur. ]. ProtistoL. 35: 233-254

Obornilに M.,M. Vancova, D-H. Lai, J. anouskovec, P. J.

Keeling & J. Lukes 2010. Morphology and ultrastructure

of multiple life cycle stages of the photosynthetic relative

of Apicompl巴xa,Chromera velia. Protist doi 10.1016/

protis.20 1 0.02.004

Perkins, O. P. 1976. Zoospores of the o)'st巴rpathogen, Der-mocystidium marinum. 1. Fine structure of the conoid and

other sporozoan-lik巴organelles.].Parasitol. 62: 959-974

Perkins, O. P., J. R. Barta, R. E. Clopton, M. A. Peirc巴&S. J

Upton 2000. Phylum Apico

once have be巴nphotosynthetic. Curr. Biol. 18: 956-962

Saldarriaga, J. F., J. F. R. Taylor, P. J. Keeling & T. Cavalier

Smith 2001. Dinoflagellate nuclear SSU rRNA phylogeny

suggests multiple plastid losses and r巴placements,f.Mol

EvoL. 53: 204-213

Saldarriaga, J. F., M. 1. McEwan, N. M. Fast, F. ]. R. Taylor &

P. J. Keeling 2003. Multiple protcin phylogenies show

that Oxyrrhis marina and Perkinsus marinus arc carly

branches of the dinoflagellate lineage. Int. ]. Syst. Evol MicrobioL. 53: 355-366

Schnepf, E. & G. Deichgraber 1984. Myzocytosis, a kind of

endocytosis with implication to compartmentation in巴n-

dosymbioses: obser¥'ations on Paulsenella (Dinophyta).

Naturwissenschaften 71: 218-219

Silberman, ]. D., A. G. Collins, L. A. Gershwin, P. J. Johnson

& A.]. Rog巴r2004. Ellobiopisds of th巴genusThalassomy-ces are alv巴olates.].Eukary. MicrobioL. 52: 246-252.

島野智之 2010界, ドメイン,スーバーグループ一真核生物の

高次分類に関する新しい概念ー タクサ (日本動物分類午・会

誌)29・31-49.

Sko、gaard,A" R. Massana, V. Balague & E. Saiz 2005.

Phylogcnetic Position of the Copepod-Infesting Parasit巴

Syndinium turbo (Dinoftagellata, Syndinea). Protist 156

413-423

Skovgaard, A., 1. M巴neses& M. M. Angelico 2009. ldentify-

ing the leathal fish egg parasite lchthyodinium chabelardi

as a member of Marin巴AlvcolateGroup 1. Env. Microbiol 11: 2030-2041

Slamovits, C. H. & P. J. Keeling 2008. Plastid-derivcd gcn巴5

in the nonphotosynthctic alveolate Ox)'rrhis marina. Mol BioL. EvoL. 25: 1297-1306.

Takishita, K., Kakizoe, N., Yoshida, T., & Maruyama, T.

2010. Molecular cvidence that phylogenetically diverged

ciliatcs ar巴activein microbial mats of deep-sea cold-seep

scdiment.]. Eukar)'ot. Microbiol. 57: 76-86

Taylor, F. J. R. 1987. Thc Biology of Dinoflagcllates. Botani-

cal Monographs vo1. 21, Blackwcll Scientific Publications,

Oxford, London, Edinburgh, 80ston, Palo Alto & M巴1-

bourn巴, 785pp.

Toso, M. A., & Omoto, C. K., 2007. Gregarinaπiphαndrodes

may lack both a plastid genome and organcllc. ]. Euk Microbiol. 54: 66-72

Villalba A., K. S. Reece, M. C. Ordas, S. M. Casas & A.

Figueras 2004. Pcrkinsosis in molluscs: a rcview. Aquat Living Resour. 17・411-432

1九'catherby,K., S. Murray, D. Carter & Jan Slapcta 2010

Surface and flagella morphology of the motile form of

Chromera velia r巴veal巴dby行eld-emissionscanning elec-

tron microscopy. Protist doi: 10.1 0 16/protis.20 1 0.02.003

Whisler, H. C. 1989. lncertae Sedis, Ellobiopsida. pp. 715-

719. (eds. Margulis, L. J. O. Codiss, M. Mclkonian & D. J

Chapman) In Handbook 01 Protoktista. Jones and Bartlctt Publishers, Boston,

Zhang, Z. 0., T. Cavaalier-Smith & B. R. Gr巴en1999. Single

gene circles in dinoflagellatc chloroplast genomes. Nature 400: 155-159

Zhu, G., M. J. March巴wka& J. S. Keithly 2000. Cη'ptosporid-ium parvum appears to lack a plastid genom巴.lvIicrobiol

146: 315-321

2010年 9月 1日受付, 2010年 11月 12日受浬