クジラ目の微生物叢

クジラ目微生物叢は、クジラの体内に生息する微生物群集の集まりです。

マイクロバイオームは、個人の健康と生態において重要な役割を果たしており、特に腸、皮膚、鼻の中のさまざまなマイクロバイオームの発見により、それらの状態とそれらが生息するマイクロバイオーム環境の状態を分析することが可能になります。

海洋哺乳類の腸から微生物サンプルを採取することは、ほとんどの種が希少種、絶滅危惧種、深海に潜る種であるため、制限されています。クジラ目の腸内微生物叢を採取する方法はいくつかあります。最も一般的なのは、環境から糞便サンプルを採取し、汚染されていないプローブを中心部から採取することです。^[1]さらに、直腸スワブからの研究や、座礁した死んだ動物や生きた動物の腸から直接採取した稀な研究もあります。^{[2] [3] [4]}

クジラ目の腸内微生物叢は、宿主の代謝、健康、免疫に重要な役割を果たす複雑な生態系です。^[5]海洋哺乳類の微生物群集は多様で陸生哺乳類とは異なり、食事の種類、系統発生、健康、年齢などのさまざまな要因に依存します。^[3]

マイクロバイオームは食物の分解に関与しているため、食事は微生物群集にとって主要な要因です。さまざまな研究により、バクテロイデス門とフィルミクテス門のメンバーは、コビレゴンドウやヒゲクジラなどの頭足動物捕食者または動物プランクトン捕食者である動物の腸内微生物の中で最も豊富な門であることが示されています。^{[4] [6]}特に、バクテロイデス属（バクテロイデス門）は、これらの種のキチンを豊富に含む食事の分解に大きな役割を果たしているようで、ヒゲクジラの腸内マイクロバイオームでも発見されました。^[6]

魚食を主とする歯鯨類の中で最も豊富な門は、フィルミクテス門、フソバクテリア門、プロテオバクテリア門である。^[7]プロテオバクテリアは、頭足動物や動物プランクトンを摂取する海洋哺乳類にとっては重要度の低いグループに分類されているが、バンドウイルカ、東アジアのスナメリ、シロイルカなどの魚食捕食動物には非常に豊富に存在する。これらの発見は、これらの種の異なる食生活のニッチを反映している可能性がある。^[8]

食事のほかに、年齢もクジラ目の微生物群集の違いを決定づけているようだ。マロンらは、セミクジラの洞窟では成長過程において微生物群集が変化していることを明らかにした。興味深いことに、ビロフィラ属、ペプトコッカス属、トレポネーマ属は高齢の子クジラに多く見られる。ビロフィラ属の多さは、高齢の子クジラの乳摂取量が多いことによる反応かもしれない。^[9]

皮膚は個体を外界から守る最初のバリアであり、その表皮マイクロバイオームは動物の健康の指標であるだけでなく、周囲の環境の状態を示す生態学的指標でもあると考えられています。海洋哺乳類の皮膚のマイクロバイオームを「通常の」条件下で知ることで、これらのコミュニティが海で見つかった自由微生物コミュニティとどのように異なるか、非生物的および生物的変動に応じてどのように変化するか、また「コミュニティは健康な個体と病気の個体の間でも異なる」ことを理解できるようになりました。^[10]

異なる生息地にさらされている回遊性海洋哺乳類、特にメガプテラ・ノヴァエアングリア、シャチ、オルカ、シロイルカに関する様々な研究では、異なる細菌プランクトン群集^[10]が生息しており、多くの場合、回遊するシャチの背中には珪藻が生育している^{[11] 。}

これらの海洋哺乳類の皮膚の微生物叢に関する研究は非常に限られているが、SSU rRNA遺伝子の増幅により、バクテロイデス門、特にフラボバクテリア科、Tenacibaculum dicentrarchi属に属する群集が発見され、これらの細菌の役割は、海洋哺乳類の皮膚に存在する微生物叢を制御し、捕食者として行動し、他の群集の急激な成長を制限することであると考えられる。^{[10] [12]}

クジラ目の皮膚に見られる別の種類の細菌はフィクロバクターで、低温に耐えられるため高緯度への回遊経路中に存在し、この細菌はT. dicentrarchiによって制御されている細菌の1つであることも発見されました。皮膚病変では細菌属のモラクセラが見つかりましたが、イルカの噴気孔や口などの健康な皮膚だけでなく、他の部位でも見つかりました^[12]

これらの微生物群が皮膚表面に一時的に定着しているのか、それともその環境に適応して、皮膚マイクロバイオームの群集を変化させる外因的および内因的要因の変化にさらされているのかはよくわかっていません。紫外線、皮膚剥離は微生物群集の変化に関与していると思われます。圧力と温度の変化は皮膚マイクロバイオームの地域的および時間的変動に影響を及ぼします。個人の性別、年齢、健康状態はすべて、マイクロバイオームと皮膚群集の変化に影響します。これらの要因と相まって、気候変動は特定の細菌群集の成長と存在、およびこれらのクジラ目の健康状態にさらに影響を与えることが示されています。^[13]

クジラ目動物は、特に人為的ストレス要因による複数のストレス要因の影響を受けており、さまざまな病気にかかりやすくなっているため、危険にさらされています。これらの動物は気道感染症に非常にかかりやすいことが知られていますが、呼吸器の微生物叢についてはほとんどわかっていません。そのため、クジラ目の呼気、つまり「ブロー」を採取することで、健康状態を評価できます。ブローは、気道の内壁に由来する脂質、タンパク質、細胞残骸などの微生物と有機物の混合物で構成されており、比較的冷たい屋外の空気中に放出されると、凝縮して目に見える蒸気の塊を形成し、収集できます。呼気サンプルを収集する方法はさまざまですが、最新の方法の 1 つは空中ドローンを使用する方法です。この方法は、より安全で、静かで、侵襲性の低い代替手段であり、多くの場合、動物相と植物相をモニタリングするための費用対効果の高いオプションです。空中ドローンの使用は、泳ぐ速度が遅く、吹き付ける力が大きいため、大型のクジラ目に対してより効果的である。^{[15] [17] [18] [19] [20] [14] [21] [22] [16]}

実施されたすべての研究では、呼気サンプルに加えて、呼気中の特定の微生物をより正確に特定するために、海水と空気のサンプルが収集されました。

さまざまな鯨類、特にザトウクジラ( Megaptera novaeangliae ) ^{[15] [17] [18] [16]} シロナガスクジラ( Balænoptera musculus ) ^[14] コククジラ( Eschrichtius robustus ) ^[14] マッコウクジラ( Physeter macrocephalus ) ^[14] シャチ( Orcinus orca ) ^[21]およびバンドウイルカ( Tursiops truncatus ) ^{[19] [20] [22] を}対象に実施されたさまざまな研究を通じて、呼吸器系マイクロバイオーム、すなわち、検査されたすべての標本に共通する微生物の複雑な多様性によって形成された微生物群集が定義され始めている。これらはごく最近の研究であるため、知識は非常に限られており、一部の微生物のみが知られており、他の微生物はまだ特定されておらず、これらの動物内での機能的役割についてはほとんどわかっていない。全体として、門レベルで特定された最も一般的な細菌には、シュードモナス門、バシロ門、放線菌門、バクテロイデス門が含まれます。

シュードモナス綱には、ブルセラ科、腸内細菌科、カンジダトゥス・ペラギバクター属、アシドボラックス属、カルディオバクテリウム属、シュードモナス属、バークホルデリア属、サイクロバクター属に属する細菌が確認されている。

バチルス亜綱のうち、クロストリジウム綱、エリシペロトリキア綱、およびアノキシバチルス属、パエニバチルス属、レプトトリキア属に属する細菌が認められている。

放線菌類には、 Acidimicrobiiaクラス、Microbacteriaceae科、 Corynebacterium 属、Mycobacterium 属、Propionibacterium ( Cutibacterium )属に属する細菌が認められています。

バクテロイデス亜綱のうち、テナシバクルム属に属する細菌が確認されている。

これらに、フソバクテリオ門とマイコプラズマ門に属する細菌が追加されます。

最後に、バルネアトリックス（プロテオバクテリア）や、ブドウ球菌や連鎖球菌（ともにフィルミクテス綱）などのグラム陽性クロストリジウム属やバチルス属の細菌など、呼吸器系の病原菌も検出された。さらに、さまざまなクジラ類に最も多く見られる細菌の1つはヘモフィルス菌である。これらは日和見性グラム陰性球菌で、人間や他の動物の呼吸器にも見られ、定着する傾向があるが感染を引き起こすことはない。しかし、免疫抑制期間中、これらの微生物は髄膜炎や肺炎を引き起こして損傷を引き起こす可能性がある。^[14]

細菌に加えて、クジラの呼気中にはいくつかのウイルスも特定されている。最も豊富なバクテリオファージにはシフォウイルス科とミオウイルス科があり、ウイルス科には小さな一本鎖DNAウイルス（ss）、特にサーコウイルス科、パルボウイルス科、およびRNAウイルス科のトムブスウイルス科があった。^[16]