沿岸オニヒトデ2種のシーロミック液中の微生物相とヘリコバクター関連種の特徴の解明

Microbiota in the coelomic fluid of two common coastal starfish species and characterization of an abundant Helicobacter-related taxon.

• Satoshi Nakagawa
• Hikari Saito
• Akihiro Tame
• Miho Hirai
• Hideyuki Yamaguchi
• Takashi Sunata
• Masanori Aida
• Hisashi Muto
• Shigeki Sawayama
• Yoshihiro Takaki

抄録

海洋無脊椎動物は多様な微生物と共生しています。微生物は、棘皮動物の体腔を満たす体液であるシーロミック液（CF）にさえ棲息している。このCF微生物群は、宿主の健康や病気に影響を与える可能性がある。ここでは、一般的な沿岸ヒトデの2種、Patiria pectiniferaとAsterias amurensisのCF微生物群集を分析した。微生物群集構造は個々のヒトデによって大きく異なるが、P. pectiniferaの群集構造は周囲の海水中のものと類似していた。一方，A. amurensisの個体の多くは，CF中に特異的な微生物を保有しており，CF中には分類されていないチオトリカレス属やこれまでに知られていなかったヘリコバクター関連の分類群が存在していた。一部の個体では、ヘリコバクター関連分類群が最も豊富な属レベルの分類群であり、CF微生物群から得られたリードの97.3％を占めていた。ヘリコバクター関連分類子に特異的なプローブを用いた蛍光in situハイブリダイゼーションの結果、A. amurensisのプローブ反応性細胞は、既知のヘリコバクター種に類似した螺旋状の細胞であることが示唆された。電子顕微鏡で観察したところ、この螺旋状の細胞には、ヘリコバクター種では報告されていない前立腺のような極性付属器官が存在することが明らかになった。ヘリコバクター関連種の培養には成功しなかったが、無脊椎動物や非消化器官にヘリコバクター関連種が優占していることが初めて報告され、ヘリコバクター関連種の系統地理学的な知見が新たに構築された。

Marine invertebrates associate with diverse microorganisms. Microorganisms even inhabit coelomic fluid (CF), namely, the fluid filling the main body cavity of echinoderms. The CF microbiota potentially impacts host health and disease. Here, we analysed the CF microbiota in two common coastal starfish species, Patiria pectinifera and Asterias amurensis. Although microbial community structures were highly variable among individual starfish, those of P. pectinifera were compositionally similar to those in the surrounding seawater. By contrast, many A. amurensis individuals harboured unique microbes in the CF, which was dominated by the unclassified Thiotrichales or previously unknown Helicobacter-related taxon. In some individuals, the Helicobacter-related taxon was the most abundant genus-level taxon, accounting for up to 97.3% of reads obtained from the CF microbial community. Fluorescence in situ hybridization using a Helicobacter-related-taxon-specific probe suggested that probe-reactive cells in A. amurensis were spiral-shaped, morphologically similar to known Helicobacter species. Electron microscopy revealed that the spiral cells had a prosthecate-like polar appendage that has never been reported in Helicobacter species. Although culture of Helicobacter-related taxon was unsuccessful, this is the first report of the dominance of a Helicobacter-related taxon in invertebrates and non-digestive organs, reshaping our knowledge of the phylogeography of Helicobacter-related taxa.