ミクロシスティス

ミクロシスティス
	ミクロシスティス・アエルギノーサ
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：	クロコッカス目
家族：	ミクロシスタ科
属:	ミクロシスティス; ・キュッツィング、1833
種
	多数（下記参照）

ミクロシスティスは、有害な藻類ブルームを形成するミクロシスティス・アエルギノーサを含む淡水シアノバクテリアの属です。ミクロシスティス群集の多くのメンバーは、ミクロシスチンやシアノペプトリンなどの神経毒や肝毒を産生します。群集には、毒素産生株と非産生株が混在していることがよくあります。^[1]

語源

Microcystis属はギリシャ語の^[2] mikros（小さい）+ kystis（膀胱）に由来する。

身体的特徴

語源が示すように、ミクロシスティスは小さな細胞（直径数マイクロメートル）を特徴とし、ガスで満たされた小胞（これも個々の鞘を欠いている）を有する。^[2]細胞は通常、球形から始まり、時間の経過とともにまとまりを失って穴が開いたり不規則な形になったりするコロニー（その集合は肉眼で見える）に組織化される。これらのコロニーは、キシロース、マンノース、グルコース、フコース、ガラクトース、ラムノースなどの複合多糖化合物で構成された厚い粘液で結合している。 ^[3]

原形質体の色は明るい青緑色であるが、ガスが満たされた小胞の光学効果により暗色または茶色に見える。^[要出典]

エコロジー

ミクロシスティスは、急速な分裂とガスを含んだ小胞の生成による浮力の調節を組み合わせることで、大規模な表面ブルームを形成できます。自然界では、ミクロシスティスは単一の細胞として、または多数の細胞を含む大きなコロニーとして存在できます。浮力の調節能力は、安定した水柱内の光合成層内で最適な位置に身を置くことで富栄養水域で優位に立つための鍵の 1 つです。^[^{引用が必要}^]

大規模な表面ブルームを形成できるため、光層の光を独占して他の植物プランクトンよりも優位に立つことができると考えられています。 ^{[出典が必要]}

ミクロシスティス属はリン酸と窒素を効率的に吸収する能力があり、窒素とリンの比率（N:P比）に強く影響されると考えられています。^[4] ミクロシスティス細胞は環境から炭素を同化させるのにも効率的で、大規模なブルームが発生すると、活発な光合成により群集のpHが9.0未満にまで上昇することがあります。最近の研究では、効果的な炭素濃縮メカニズムと尿素を炭素源と窒素源の両方として利用できる潜在的能力の組み合わせにより、ミクロシスティスはこのような高pH条件下でも生存できることが示唆されています。^[5]

南アフリカでは、ヨハネスブルグの下水道から流入するリン酸塩と硝酸塩の濃度が高く、ハートビーストポールトダムがミクロシスティスの影響を強く受けています。ヨハネスブルグは大陸分水嶺にまたがる世界でも数少ない都市の一つであり、^[6]主要なダムや河川の上流に位置しています。^[7]

北米では、過去 20 年間にわたり、ミクロシスティスの大量発生が数多くの淡水系で問題を引き起こしてきました。これには、大きな湖 (エリー湖、オキーチョビー湖) や、オハイオ州のグランドレイクセントメアリーズのような小規模な地域水塊が含まれます。2014 年には、オハイオ州トレドの処理水でミクロシスチン毒素が検出され、40 万人以上の住民への給水が停止しました。システム内での毒素の急増は、細胞を溶解し、毒素を粒子から溶解相に放出するウイルスの存在に関連していました。^[8]

健康リスク

シアノバクテリアは、ミクロシスチンやシアノペプトリンなどの神経毒や肝毒を産生する。^[9]^[10]ミクロシスティスは、内分泌かく乱作用を持つ化合物（複数可）を産生するとも報告されている。^[11] 2018年には、ローレンシャン五大湖のミクロシスティスの大量発生に関連する問題に焦点を当てた五大湖淡水・人間の健康センターがボウリンググリーン州立大学（オハイオ州）に設立された。初代所長のジョージ・S・ブラージャンのリーダーシップの下、センターは6つの州の9つの機関から科学者を集め、国立科学財団と国立環境衛生科学研究所からの共同資金によって支えられている。

種

ミクロシスティス属には以下の種が含まれる: ^[12]

ミクロシスティス・アエルギノーサ
ミクロシスティス・アルゲンテア
ミクロシスティス・ボトリス
ミクロシスティス・エロンガタ
ミクロシスティス・フロスアクアエ
ミクロシスティス・ホルサティカ
ミクロシスティス・ルテセンス
ミクロシスティス・マリーナ
ミクロシスティス・パリダ
ミクロシスティス・パニフォルミス
ミクロシスティス・サリナ
ミクロシスティス・サーマリス
ミクロシスティス・ビリディス
ミクロシスティス・ウェゼンベルギ

参照

パンドリナ（類推）

参考文献

^ Rinta-Kanto JM、Ouellette AJ、Boyer GL、Twiss MR、Bridgeman TB、Wilhelm SW (2005 年 6 月)。「定量的リアルタイム PCR を用いた、2003 年と 2004 年のエリー湖西部の大量発生時の有毒 Microcystis 属菌の定量」。Environmental Science & Technology。39 ( 11 ) : 4198–4205。Bibcode :2005EnST...39.4198R。doi :10.1021/es048249u。PMID 15984800 。
^ ab 「シアノバクテリア：ミクロシスティス」。シリカセッキディスク。コネチカット大学：シリカセッキディスク。2008年3月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年6月24日閲覧。
^ Gademann K, Portmann C, Blom JF, Zeder M, Jüttner F (2010 年 5 月). 「シアノバクテリア microcystis における複数の毒素産生: 毒性プロテアーゼ阻害剤 cyanopeptolin 1020 の単離」(PDF) . Journal of Natural Products . 73 (5): 980–984. doi :10.1021/np900818c. PMID 20405925.
^ Xie L, Xie P, Li S, Tang H, Liu H (2003 年 5 月). 「TN:TP 比の低さは Microcystis の大量発生の原因か、それとも結果か?」.水研究. 37 (9): 2073–2080. Bibcode :2003WatRe..37.2073X. doi :10.1016/S0043-1354(02)00532-8. PMID 12691892.
^ Krausfeldt LE、Farmer AT、Castro Gonzalez HF、Zepernick BN、Campagna SR、Wilhelm SW (2019-05-17)。「尿素はMicrocystis aeruginosaの炭素源および窒素源である：ブルームpH条件での13C取り込みの追跡」。Frontiers in Microbiology。10：1064。doi ：10.3389 / fmicb.2019.01064。PMC 6536089。PMID 31164875。
^ Turton A、Schultz C、 Buckle H、Kgomongoe M、Malungani T、Drackner M (2006 年 6 月)。 「金、焦土作戦、水: ヨハネスブルグの水力政治」。水資源開発。22 (2): 313–335。doi :10.1080/07900620600649827。S2CID 54697979 。
^ Turton AR (2015). 「ジレンマの角に立つ：南アフリカにおける戦略的資源としての水」@Liberty . 6 (22). ヨハネスブルグ：南アフリカ人種関係研究所。2017年10月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ Steffen MM、Davis TW、McKay RM、Bullerjahn GS、Krausfeldt LE、Stough JM、他 (2017 年 6 月)。「2014 年のエリー湖ミクロシスティス大量発生の生態生理学的調査: 生物学とオハイオ州トレドの給水停止の関連性」。Environmental Science & Technology。51 ( 12): 6745–6755。Bibcode : 2017EnST ...51.6745S。doi :10.1021/acs.est.7b00856。PMID 28535339 。
^ Tooming-Klunderud A (2007). シアノバクテリアの非リボソームペプチド合成酵素遺伝子クラスターの進化について（博士論文）. オスロ大学.
^ Gademann K, Portmann C, Blom JF, Zeder M, Jüttner F (2010 年 5 月). 「シアノバクテリア microcystis における複数の毒素産生: 毒性プロテアーゼ阻害剤 cyanopeptolin 1020 の単離」(PDF) . Journal of Natural Products . 73 (5): 980–984. doi :10.1021/np900818c. PMID 20405925.
^ Rogers ED、Henry TB、Twiner MJ、Gouffon JS、McPherson JT、Boyer GL、他 (2011 年 3 月)。「ミクロシスチン LR およびミクロシスティスにさらされた幼生ゼブラフィッシュにおける全遺伝子発現プロファイリングにより、シアノバクテリアの内分泌撹乱効果が明らかになる」。Environmental Science & Technology。45 ( 5): 1962–1969。Bibcode :2011EnST...45.1962R。doi : 10.1021/es103538b。PMID 21280650 。
^ 「Taxonomy Browser 属: Microcystis」AlgaeBase . 2011 年6 月 24 日閲覧。

[1] Rinta-Kanto JM、Ouellette AJ、Boyer GL、Twiss MR、Bridgeman TB、Wilhelm SW (2005 年 6 月)。「定量的リアルタイム PCR を用いた、2003 年と 2004 年のエリー湖西部の大量発生時の有毒 Microcystis 属菌の定量」。Environmental Science & Technology。39 ( 11 ) : 4198–4205。Bibcode :2005EnST...39.4198R。doi :10.1021/es048249u。PMID 15984800 。

[Cyanobacteria:_Microcystis-2] 「シアノバクテリア：ミクロシスティス」。シリカセッキディスク。コネチカット大学：シリカセッキディスク。2008年3月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年6月24日閲覧。

[3] Gademann K, Portmann C, Blom JF, Zeder M, Jüttner F (2010 年 5 月). 「シアノバクテリア microcystis における複数の毒素産生: 毒性プロテアーゼ阻害剤 cyanopeptolin 1020 の単離」(PDF) . Journal of Natural Products . 73 (5): 980–984. doi :10.1021/np900818c. PMID 20405925.

[4] Xie L, Xie P, Li S, Tang H, Liu H (2003 年 5 月). 「TN:TP 比の低さは Microcystis の大量発生の原因か、それとも結果か?」.水研究. 37 (9): 2073–2080. Bibcode :2003WatRe..37.2073X. doi :10.1016/S0043-1354(02)00532-8. PMID 12691892.

[5] Krausfeldt LE、Farmer AT、Castro Gonzalez HF、Zepernick BN、Campagna SR、Wilhelm SW (2019-05-17)。「尿素はMicrocystis aeruginosaの炭素源および窒素源である：ブルームpH条件での13C取り込みの追跡」。Frontiers in Microbiology。10：1064。doi ：10.3389 / fmicb.2019.01064。PMC 6536089。PMID 31164875。

[6] ^ Turton A、Schultz C、 Buckle H、Kgomongoe M、Malungani T、Drackner M (2006 年 6 月)。 「金、焦土作戦、水: ヨハネスブルグの水力政治」。水資源開発。22 (2): 313–335。doi :10.1080/07900620600649827。S2CID 54697979 。

[7] Turton AR (2015). 「ジレンマの角に立つ：南アフリカにおける戦略的資源としての水」@Liberty . 6 (22). ヨハネスブルグ：南アフリカ人種関係研究所。2017年10月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[8] Steffen MM、Davis TW、McKay RM、Bullerjahn GS、Krausfeldt LE、Stough JM、他 (2017 年 6 月)。「2014 年のエリー湖ミクロシスティス大量発生の生態生理学的調査: 生物学とオハイオ州トレドの給水停止の関連性」。Environmental Science & Technology。51 ( 12): 6745–6755。Bibcode : 2017EnST ...51.6745S。doi :10.1021/acs.est.7b00856。PMID 28535339 。

[9] Tooming-Klunderud A (2007). シアノバクテリアの非リボソームペプチド合成酵素遺伝子クラスターの進化について（博士論文）. オスロ大学.

[10] Gademann K, Portmann C, Blom JF, Zeder M, Jüttner F (2010 年 5 月). 「シアノバクテリア microcystis における複数の毒素産生: 毒性プロテアーゼ阻害剤 cyanopeptolin 1020 の単離」(PDF) . Journal of Natural Products . 73 (5): 980–984. doi :10.1021/np900818c. PMID 20405925.

[11] Rogers ED、Henry TB、Twiner MJ、Gouffon JS、McPherson JT、Boyer GL、他 (2011 年 3 月)。「ミクロシスチン LR およびミクロシスティスにさらされた幼生ゼブラフィッシュにおける全遺伝子発現プロファイリングにより、シアノバクテリアの内分泌撹乱効果が明らかになる」。Environmental Science & Technology。45 ( 5): 1962–1969。Bibcode :2011EnST...45.1962R。doi : 10.1021/es103538b。PMID 21280650 。

[12] 「Taxonomy Browser 属: Microcystis」AlgaeBase . 2011 年6 月 24 日閲覧。