「川の流れに逆らう力がないはずの微生物が海に流れ落ちて絶滅しないのは何故？」京都大学ら研究グループ、メカニズムを解明

下流に流されない微生物たちの、自動的に流れに逆らう仕組みを解明
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遊泳微生物の繊毛虫テトラヒメナが、その細胞の形状と繊毛の性質により、
水中の構造物付近で流れに逆らって遡上する（走流性を示す）ことが明らかとなった。
京都大学、バーゼル大学、北海道大学、東北大学、基礎生物学研究所の研究者らが発見した。

本研究は、学生実験において流路に流された細胞たちが、不思議と下流に流れていかないのを見て、
研究者がその挙動のメカニズムに興味を持ったことを端緒としている。
淡水にすむ繊毛虫は、流れにのって移動するとどんどん下流に流され、
最終的には海まで流れて死滅してしまうと考えられるが、実際には絶滅していない。
したがって、走流性を持つと以前から考えられてきたが、その実態は明らかではなかった。

本研究者らは、人為的な流れを加えた際の単細胞の繊毛虫テトラヒメナの遊泳行動を観察した。
その結果、壁から遠いテトラヒメナが流されて行くのと対照的に、
壁付近のテトラヒメナは明確な走流性を示した。
また、走流性は剪断速度（流速の空間変化）の大きさに依存しており、
流れが強くなるにつれてテトラヒメナの細胞の向きが
流体力学的な効果によって上流方向を指すように揃うだけでなく、
流れに逆らって遡上していくテトラヒメナも出てきた。
このとき、流れに逆らっているテトラヒメナの壁付近の繊毛は運動が阻害され、
遊泳力が非対称となっていることが判明した。

この要素をもとに、流体シミュレーションを用いて検証したところ、
細胞形状が球状の場合では走流性を示さないが、
テトラヒメナのような回転楕円体では計算機内でも走流性が再現されることがわかった。
テトラヒメナは意識せずとも、「推進力を生み出す繊毛の機械的な刺激応答特性」と「細胞形状」によって、
自身の生息に適した環境に留まるために自動的に流れに逆らっていることが示唆された。

本成果は、間接的に私たちの食生活や地球環境を支えているとされる繊毛虫の生息分布予測や、
それに伴う環境変化の予測精度向上に寄与することが期待される。