科学者たちは、南極で真菌生物ヒストプラズマ・カプスラタムの証拠を発見

Dispatch: Molecular Detection of Histoplasma capsulatum in Antarctica. Image Credit: SZakharov / Shutterstock


ジャーナル Emerging Infectious Diseases に掲載された最近の研究では、南極大陸の土壌とペンギンの糞サンプルからヒストプラズマ カプスラタム デオキシリボ核酸 (DNA) が検出され、大陸での人間活動の増加による有害な影響が浮き彫りになりました。

Dispatch: 南極におけるヒストプラズマ・カプスラタムの分子検出。 画像著作権: SZakharov/Shutterstock

バックグラウンド

ヒストプラズマ症は、鳥やコウモリの糞に含まれるヒストプラズマ・カプスラタムの胞子を吸い込むことによって引き起こされる感染症で、環境や人為的撹乱によって拡散します。

Histoplasma capsulatum は Onygenales 目に属し、アフリカ、北アメリカ、南アジア、中南米の多くの地域で全身性真菌症を引き起こすことが知られており、ラテンアメリカでの発生率が最も高い。 最近の全ゲノム研究では、H. capsulatum (パナマ系統)、H. mississippiense (北米系統)、H. ohiense (北米系統)、および H. suramericanum (ラテン アメリカ系統) という 4 つの遺伝的に異なるヒストプラズマ種が提案されています。

人を寄せ付けない性質にもかかわらず、過去 20 年間、南極大陸では漁業、捕鯨、科学研究、観光などの形で人間の活動が活発化しています。 人間の流入により、病原菌などの非固有種が大陸に持ち込まれました。 さらに、南極の土着種や固有種が他の大陸に分散する結果となりました。 外国の動植物が在来の生態系をどのように混乱させるかについての証拠を考えると、陸地への非固有種の導入を監視することが不可欠です。

南極におけるヒストプラズマ・カプスラタムの研究のためのサンプリング場所。  A) 南極大陸における南極半島の位置;  B) キングジョージ島;  C) ポッター島と南極特別保護区 ASPA N°132。 出典: SCAR 南極デジタル データベース (https://www.scar.org/resources/antarctic-digital-database)。

南極におけるヒストプラズマ・カプスラタムの研究のためのサンプリング場所。 A) 南極大陸における南極半島の位置; B) キングジョージ島; C) ポッター島と南極特別保護区 ASPA N°132。 出典: SCAR 南極デジタル データベース (https://www.scar.org/resources/antarctic-digital-database)。

研究について

今回の研究では、研究者らは、ポッター半島として知られるキング ジョージ島の南極特別保護区から、土壌サンプルとペンギンとオットセイの糞サンプルを収集しました。

ゲノム DNA の抽出と入れ子になったポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) は、100 キロダルトン (kDa) のようなタンパク質遺伝子のシーケンスを生成する実行されました。 これらの配列は、GenBank 配列データベースからの他の H. capsulatum 配列と比較されました。 次に、配列を使用して系統樹を構築し、南極大陸からの H. capsulatum の進化の歴史を推測しました。

結果

結果は、収集された 8 つの土壌サンプルのうちの 2 つと 9 つのペンギンの糞サンプルのうちの 3 つから H. capsulatum の存在を報告しました。 系統樹は、この研究で生成された 5 つのシーケンスの異なる親和性を明らかにしました。 1 つの土壌と 2 つの糞便サンプルからの遺伝子データは、ラテン アメリカの LAmB1 系統にグループ化されましたが、残りの土壌と糞便のサンプル シーケンスは、他のラテン アメリカの系統 LAmA2 のシーケンスとクラスター化されました。 この研究で生成されたシーケンスのいずれも、北米またはパナマの系統への親和性を示しませんでした。

保護地域であるポッター半島は、夏の間、多くの渡り鳥の本拠地であり、鳥や繁殖する海洋哺乳類のコロニーのホストとなっています。 すべての動物の活動は、窒素、カルシウム、リン、および有機炭素が豊富な土壌をもたらしました。

Histoplasma capsulatum が繁殖するには、通常、温度範囲 18 ~ 28°C、湿度 60% 以上の低照度環境が必要です。 著者らは、H. capsulatum 種複合体が、南極特別保護区の土壌の有機物含有量が高く、真菌の増殖を促進するため、南極大陸の理想的とは言えない条件での生存に成功していると考えています。 さらに彼らは、渡り鳥や人間が南極大陸にやってきたときに、真菌が陸地に分散した可能性があるという仮説を立てています。

南極からの H. capsulatum シーケンスの異なる系統発生的親和性を考えると、研究者は菌類の複数の分散があったか、種に適応変化があった可能性があると考えています。 系統発生の結果は、南極大陸と南アメリカの共有された地質学的歴史も示しました。

800 倍の倍率で、この顕微鏡写真は、ヒストプラズマ・カプスラタム真菌生物によって示された超微細構造の詳細の一部を明らかにしました。これは、多数の結核、球状の大分生子、および透明な糸状菌糸を含むジャマイカの分離株から抽出されました。

800 倍の倍率の下で、この顕微鏡写真は、いくつかの結核、球状の大分生子、および透けて見える糸状菌糸を含む分離株から抽出された、ヒストプラズマ・カプスラタム真菌生物によって示された超微細構造の詳細の一部を明らかにしました。

結論

結論として、この研究では、多くの渡り鳥と海洋哺乳類のコロニーが生息する南極特別保護区の一部からの土壌とペンギンの糞サンプルで H. capsulatum DNA が検出されました。 この発見は、以前に疑われていたよりもはるかに広範囲に真菌が発生していることを示唆しており、H. capsulatum が理想的な生育条件よりも低い温度で生存できることも示しています。 土壌および糞便サンプルからの DNA 配列は、複数の分散を示唆する異なる系統発生的親和性を示します。

著者らによると、H. capsulatum などの真菌性病原体が広範な感染を引き起こす能力があることを考えると、南極大陸で発生した病原性真菌とその伝染を監視することは、ヒストプラスマ症やその他の真菌症を予防する上で不可欠です。

ジャーナルの参照:

Moreira, LM, Meyer, W., Chame, M., Brandão, ML, Vivoni, AM, Portugal, J., Wanke, B., and Trilles, L. (2022). 南極におけるヒストプラズマ・カプスラタムの分子検出。 新興感染症。 (早期リリース)。 https://doi.org/10.3201/eid2810.220046、https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/28/10/22-0046_article



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