細菌は群れで泳いでファージから逃れる、カルテック研究で判明

細菌は絶え間ない攻撃の下で生きている。細菌を捕食するウイルスはバクテリオファージと呼ばれ、多くの場合、獲物である細菌よりはるかに多い。人体でも、土壌でも、湖や川でも、細菌の100倍に達することがある。それでも細菌は繁栄し続けている。カリフォルニア工科大学（カルテック）の科学者による新研究は、意外な説明を提示する。微生物が生き延びるのは、個々に攻撃に抵抗するからではなく、群れで移動するからだという。

この発見の中心にある仕組みは走化性、すなわち細胞が化学物質の濃度勾配を感知し、それに近づいたり遠ざかったりする能力だ。多くの細菌はこの感覚を使って栄養分を追いかけたり毒素から逃げたりする。カルテックのチームが突き止めたのは、走化性が集団的な防御としても機能しうるということだ。ファージが襲来すると、動きを調整した細菌はその場にとどまって次々と倒されるのではなく、集団として危険地帯から脱出できる。

今週、中国の科学メディアが報じたこの成果は、細菌の防御を純粋に分子的なものとみなす長年の見方を揺るがす。制限酵素やCRISPRに似たシステムなど、細胞内の武器は確かに重要だ。しかし新たな研究は、行動、とりわけ群れで動くという決断が、独立した強力な生存戦略であることを示唆している。研究者らはこの効果を集団走化性の一形態と表現し、個々の細胞が同じ化学的手がかりに反応した結果、同じ方向へ進むのだと説明する。

微生物学の研究室の外にいる人にとって、なぜこれが重要だろうか。ファージは抗生物質に代わるものとして、ファージ療法と呼ばれる分野で研究が進むほか、食品安全や農業でも利用されている。細菌が隊形を組んで泳ぎ去るだけでファージをかわせるなら、ファージに基づく治療は細菌の遺伝子だけでなく行動も考慮しなければならない。この発見は、細菌が自由に動ける環境でファージを用いた手法が時に失敗する理由の解明に役立つかもしれない。

この研究はまた、細菌を社会的な生物とみなす微生物学のより広い転換にも合致する。過去20年の研究は、微生物が化学信号でやり取りし、バイオフィルムと呼ばれる構造化された群集を形成し、集団行動を調整することを示してきた。カルテックの研究はそこに逃走を加える。対峙する群れではなく、逃げる群れだ。

実用的な意味はまだ明らかになりつつある段階だ。細菌がいつ、どのように逃げるのかを理解すれば、ファージ治療の設計や、腸や血流のような流動する環境での感染症への対処、土壌や水の微生物群集がウイルスによる圧力にどう反応するかの解明に役立つ可能性がある。研究者らは、この行動が環境に左右されると注意を促す。細菌には適切な化学勾配と動くための十分な空間が必要なのだ。

一般の読者にとっての要点は、新しい装いをまとった見慣れたものだ。協力は最小のスケールでも生存戦略になりうる。ファージに直面した一匹の細菌に残された選択肢は少ないかもしれない。脅威を感じて一緒に動く集団には、より多くの選択肢がある。この研究は、微生物の世界が孤独な細胞の寄せ集めというより、協調した社会の集まりであり、その最も重要な決断のいくつかが移動しながら下されているという証拠を増やすものだ。