細菌の持久能力とその多様性の解明：最大遊泳航続時間を実測する

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多くの細菌は遊泳に必要な鞭毛遺伝子を持っており、実験室で培養して顕微鏡観察すれば、活発に遊泳する様子を観察することができる。こうした遊泳能力は宿主への感染や物質表面への付着といった様々な細菌の活動に重要である。一方で、海や湖といった実際の環境中で、細菌がどれほど実際に遊泳しているのかは不明な点が多い。これは、遊泳にはエネルギーが必要（主に遊泳に必要な鞭毛の合成と維持に）であるのに対して、海や湖といった実際の水圏環境は栄養に乏しいためである。本研究では、実際の現場・実環境（in situ）で細菌がどれだけ長い時間遊泳を続けていられるのか、つまり細菌の「細胞持久力」とその多様性の解明を目す。このために栄養の乏しい実環境で細菌が泳ぎ続けることのできる時間を測定する手法を開発し、さまざまな細菌種のあいだで体系的な比較を行う。昨年度年度は、細菌を日単位で安定した遊泳状態に保つマイクロ流体デバイス装置の試作を行う。具体的には微生物の遊泳行動を長時間にわたって安定的に顕微鏡観察できる新規なマイクロ流体デバイス装置を設計、製作、試験と、顕微鏡制御ソフトウエアにより自動的にビデオ撮影し、海洋細菌の遊泳行動を長時間にわたって記録するシステムを構築した。本年度は、昨年構築したシステムを用いて、4種類の海洋細菌について、遊泳行動を集団全体が遊泳を停止するまで追跡し、遊泳停止時間を推定するための基礎的なデータを得た。この解析の結果から、海洋細菌には、数時間程度で遊泳を停止する種と、日単位で遊泳を継続できる種に大きく分かれることが見いだされた。