アナベナ・サーシナリス

アナベナ・サーシナリス
	アナベナ・サーシナリス糸状体
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	シアノバクテリア
クラス：	藍藻類
注文：	ノウゼンカズラ目
家族：	ネンジュモ科
属:	アナベナ
種：	アオイ科
二名法名
	アナベナ・サーシナリス; ラーベンホルスト、ボルネット＆フラウルト社、1886年

アナベナ・サーシナリスは、世界中の淡水環境によく見られるグラム陰性の光合成シアノバクテリアの一種です。アナベナ・サーシナリスに対する科学的な関心の多くは、刺激性から致死性まで、潜在的に有害なシアノトキシンを複数生成することによるものです。^[1]成長に適した条件下では、アナベナ・サーシナリスは藻類のような大規模なブルームを形成し、その地域の動植物に害を及ぼす可能性があります。

形態学

Anabaena circinalis は糸状の形態を示し、各糸は一連の特定の機能を果たす細胞である。細胞分化の出現は大きな進化の飛躍であり、シアノバクテリアを地球上で最初の多細胞生物の 1 つとして位置づけた。^[2]A. circinalis の糸状体で最も数が多い構造は栄養細胞であり、環境中の炭素、水、太陽光から高エネルギー糖を生成する光合成を担っている。光合成によるエネルギーは、一部は窒素化合物から細胞材料を生合成するために使用される。結合窒素 (アンモニアや硝酸塩など) が利用できない期間中、 A. circinalis は異胞子を形成する。これは糸状体上の 10 から 20 個程度の細胞ごとに見られる、より大きく丸い窒素固定細胞である。異胞子は環境中の窒素 (N ₂ ) をアンモニアや硝酸塩などの化合物に変換する機能を持つ。酸素に敏感な酵素であるニトロゲナーゼがこの変換に不可欠である。窒素固定酵素が適切に機能するためには、異質細胞内の細胞内環境が嫌気性でなければならないが、これは異質細胞壁の酸素不透過性構造によって達成される。^[3]栄養細胞と異質細胞は互いに独立して機能しているが、どちらも生物の生存に不可欠である。栄養細胞は生物にエネルギーに富む糖を提供し、異質細胞はアミノ酸生成と細胞生合成のために窒素を固定する。また、フィラメントに沿ってガス胞があり、これは空気で膨張または収縮して上方または下方の動きを可能にする特殊な区画である。 ^[4]この適応により、 A. circinalisは、利用可能な日光、水温、またはO ₂濃度によって決まる好ましい深さに配置される。最適な環境条件では、Anabaena circinalisは抑制されずに成長し、水面に緑がかったスライムとして現れる大きなブルームを形成する（図2）。アキネテスは低温、乾燥、暗闇に耐性があります。多くの場合、環境条件が発芽と再成長を可能にするまで、アキネテスは堆積物の中で冬眠します。^[5]

神経毒

アナベナ・サーシナリスの北米とヨーロッパの菌株は、最初に特定されたシアノバクテリアの神経毒の1つであるアナトキシンaを産生する。 ^[6] 1950年代後半、汚染された飲料水が原因で数頭の牛が死亡したのを受けて、本格的な研究が始まった。^[6]摂取から死亡までの時間が比較的短いこともあり、この毒素は不吉にも超高速死因子（VFDF）と名付けられた。アナトキシンaはシナプス後ニコチン作動薬として機能し、神経筋接合部のアセチルコリン受容体に結合します。しかし、アセチルコリンとは異なり、アナトキシンaはコリンエステラーゼによって分解されないため、持続的な筋収縮を引き起こす。この障害は、協調運動障害、麻痺、筋肉のけいれん、息切れ、そしておそらくは死として現れる。^[6]生物学的毒性はさておき、アナベナ・サーシナリスの大量発生は、商業漁場、水処理施設、レクリエーション用水路を混乱させる可能性があります。これに毒性モニタリングの高額な費用を加えると、アナベナ・サーシナリスが経済にも悪影響を及ぼす可能性があることは明らかです。^[7] オーストラリアの一部淡水環境では、A. サーシナリスが麻痺性貝毒（PST）を生成することが知られています。 ^{[8] これは一部の海洋渦鞭毛藻にも見られる神経毒です。重度のPST中毒は、}麻痺性貝毒（PSP ）と呼ばれる致命的な病気を引き起こす可能性があります。 PSTは、サキシトキシンと呼ばれる毒の一種で、最も毒性の高い天然物質の1つです。サキシトキシン中毒は、ナトリウムとカリウムのチャネルの閉塞から始まり、すぐに神経活動電位の低下、弛緩性麻痺、呼吸停止、そして最終的には死につながります。^[9]

系統発生

地理的な場所に関係なく、A. circinalisは単系統であり、約 10 〜 20 億年前にシアノバクテリアの祖先から進化しました。^[5] PST を産生するA. circinalis は非 PST 株と形態的に類似しているため、これらの集団をさらに細分化する試みが行われています。歴史的には、PCR プライマーはシアノバクテリアのリボソームサブユニットの高度に保存された領域である16S rRNA を分離して分析するために使用されていました。しかし、rpoC1 遺伝子の塩基変異に焦点を当てた新しいアッセイは、属レベルと種レベルの両方でより正確であることが証明されています。この精度により、 A. circinalis種間の PST の有無をますます正確に判断できます。 ^[10]

アプリケーション

アナベナ・サーシナリス（および類似種）が産生する毒素は、毒性が異なる多くの類似体で存在する。生体内変換実験では、毒性の高い PST を毒性の低い形態に化学的に変換することに期待が寄せられている。このプロセスは、危険なブルームが取り返しのつかない損傷を引き起こす前に解毒する方法を提供する可能性がある。さらに、PST のいくつかの形態は、さまざまな慢性疾患に対する長期麻酔剤として期待が寄せられている。^[11] 米国軍は 1950 年代からサキシトキシンを研究しており、この毒素をエージェント TZと名付けている。1960 年、ロシア領空で現在悪名高い「U-2 事件」を操縦していた CIA パイロットのフランシス・ゲイリー・パワーズは、サキシトキシンの「自殺薬」を所持していたと噂されたが、後に捕らえられた際に使用しなかったことで批判された。^[12]軍事研究者はその後、サキシトキシンのエアロゾル分散がサリン神経ガスやリシンよりもはるかに高い毒性を持つことを発見し、^[13]サキシトキシンを戦場で使用する可能性につながった。しかし、 1993年の化学兵器禁止条約（CWC）では、サキシトキシンはスケジュール1物質に分類されており、次のことを意味している。

サキシトキシンは生物兵器として、あるいは別の兵器の前駆物質として使用される可能性がある。
サキシトキシンは武器製造以外では実用的用途はない。

CWCによれば、サキシトキシンを含むすべての化学兵器の備蓄は2010年までに破壊されることになっていた。^[14]

参考文献

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[12] 「フランシス・ゲイリー・パワーズ：U-2スパイパイロットがソ連に撃墜される」米国中央情報局。

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