yokaのblog

琵琶湖で微生物の研究してます

池田湖調査

 鹿児島県の池田湖に水を採りに来ている。調査日はたまたま寒い日で期待していたような暖かい天候ではなかったけど、この時期でも湖の表層の水温が18℃もあって、水温躍層がまだ25mで、やはり南国の湖なのだなと感じた。

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 最大水深は233m。もちろん今回も深層の水がターゲットで、この水深だと手で採水するのはタフすぎるので、電動リールを使って採水を行っている。

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 池田湖は水深が深いことと、温暖な地域に位置することから、水が深層までしっかりと混ざらず、水深150m以下は貧酸素状態になっている。躍層直下の50m付近はしっかりと酸素があるので、鉛直的に水を採ることで、様々な溶存酸素濃度の深水層をターゲットにすることができる。これまでの研究で好気的な層ではCL500-11やMGI(アンモニア酸化古細菌)など、おもしろい細菌が優占していることが分かっていて、今回はさらに採水量を増やして彼らのメタゲノム分析を行うとともに、前回は調査できなかった、微酸素・貧酸素の水層まで調査を行うことが目的だ。池田湖は有酸素の深水層が出現する湖としては温暖な地域にあって、深水層の水温(11~12℃)も他の湖と比べるとかなり高い。今回得たサンプルは早速年度内にシーケンスにかける計画になっていて、前回得られなかった貧酸素層の細菌群集の分析や、他のより寒冷な地域にある湖との比較によって、生態・進化的に面白い発見ができないかと考えている。結果に乞うご期待です!

帰国しました

 2か月半の海外生活から帰ってきた。出発前は「一人で飛び込んで行って、果たして相手をしてもらえるのだろうか」という不安でいっぱいで、「迷惑をかけたり、嫌な目にあったりせずに無事に帰ってこられればそれでいいや」というくらい弱気だったのだけど、終わってみれば、当初想像できてなかったくらいに楽しくて、有意義で、成果のある滞在だった。

 それもこれも、理由はとにかく「みんな良い人だった」ということに尽きる。僕は日ごろから

『何をやるか』よりも『誰とやるか』のほうがモチベーションや成果に直結する重要な要素である

ということを考えているのだけど、今回もまさに、優秀で暖かい人達と仕事できたことで、慣れない海外生活のストレスを相殺して有り余るくらいに快適に過ごさせてもらうことができた。研究所のボス、一番お世話になったラボリーダー、ポスドク、博士・修士の学生たちまで、みんな頭が良くて親切な人ばかりで、申し訳なくなってしまうくらいに色々教えてくれたし、色々やらせてもらえた。

 もちろん海外だからといって、全てのラボがこういう雰囲気であるということはないだろうし、海外にだってブラックなラボはあるだろう。なので「海外は良い」といって一般化するつもりはないし、今回良いラボに巡り合えたのは幸運だった思う。ただ一つ、現地の色んな研究者と話していて共通して「日本と違うな」と感じたのは、学生からマネージャーまで、みんなもっと仕事(=研究)のほうを真っ直ぐ向いているな、ということだった。その点、日本の研究者は仕事以外にも様々な方向を向きながら仕事をしている(しなければいけない)から、効率が悪いのかなとも思った。でもその一方で、効率的な分業体制を回すためにテクニシャンを常に雇い続けなければならない大変さがあったり、博士課程の学生は給料を貰っている分だけ日本の学生よりもプレッシャーや義務が多かったりで、裏には難しい面もあるのだなということも感じられた。だから僕は「海外が良い、日本はダメ」という意見にはならなかった。

 今回の滞在の大きな目的の一つであった「海外で研究して生きていくことがどういうことか経験してみたい」という点については、自分なりの解を得ることができて、

海外でも全然快適に仕事ができる、だけど別に海外が日本より全てが優れているとは思わない、そして文化や食事のことを考えると、海外にずっと住むというのはなかなか難しい

という風に思った。また、

日本という国は地理的にも文化的にも想像以上に個性があって、国際的な関係の中でも、自分はそれを活かした関わり方をしていきたい

とも思うようになった。なので、今後も海外のチームと共同研究を進めていきたいと思っているけど、「海外のチームに合流して成果を出す」というより「海外のチームとは距離を保ちながら日本から独自のアプローチで貢献する」という方法のほうが、自分を活かせて面白いのではないかと感じた。なので、特に何もなければ日本でそのまま研究を続けていたいと思った。ただ今後数十年のスパンで見た時、この国に何が起こるかは誰にも分からない。そういう意味で、海外で研究することへの抵抗が無くなって選択肢を広げることができたというのはとても良かったとも思う。

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 研究成果も想像以上に得ることができた。特に滞在先のラボが開発した「高スループットFISHシステム(写真)」をフルに生かした研究をすることができて、ヨーロッパの7つの大水深湖(うち2湖は周年時系列サンプルあり)の鉛直サンプル合計350枚ものFISHフィルターを処理することができた。しかも全ての湖で仮説通りの結果が得ることができ、このデータは早速論文として投稿する話になっている。また、Zurich湖とMaggiore湖についてはメタゲノムの鉛直サンプルを得ることができて、こちらも年度内にシーケンスの結果が得られる予定だ。これらの成果を交えて、日本に帰る直前にセミナー発表もさせてもらえたのだけど、同分野の研究者が集まっているので、前提知識の説明なしにガンガン最先端の議論が出来るのは非常に楽しかったし有益だった。

 というわけで、とにかく想像以上に楽しくて有益で刺激に満ちた2か月半だった。ただこれだけ楽しかったのは「今は海外生活をできるだけ楽しもう」という意識があって、日本にいるときほどシビアに自分を追い込んでいなかったからだというのもある。ここからは博士論文の準備もしなければならないし、論文にしなければならないデータも山ほど溜まっている。もう一度日本の時間感覚に戻して、引き締めていかなければならないと思う。

 最後にもう一度、今回の滞在を支援してくれた京大教育研究振興財団に感謝したい。ここに採択されるまでにいくつかの海外渡航支援金に応募してダメだったけど、今回採択してもらえて、本当に人生が変わるほどの貴重な経験をさせてもらえた。きっちり成果を出してお礼をしたい。

チェコ・イタリア滞在

 スイス滞在も残り1週間。毎日が新しいことだらけで、本当にあっという間に時間が過ぎるし、色々と経験できている。今回の滞在をサポートしてくれている京大教育研究振興財団には改めて感謝したい。そんなこんなであまりに慌ただしい毎日でだいぶ時間が経ってしまったけど、今月はチェコ・イタリアにも出張していたので様子を紹介。

 まずチェコ。今回はラボぐるみで共同研究のプロジェクトが進んでいるInstitute of HydrobiologyのAquatic Microbial Ecologyグループのところにお邪魔していた。

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 ラボはチェコ南部、南ボヘミアのČeské Budějoviceという街にある。人が多すぎず、かといって田舎すぎることもなくて、とても居心地の良い街。物価はスイスの3分の1以下。治安も危ないと思うことは一切なくて、ここなら住んでも良いかもしれないと思った。

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街の英語名はBudweis。本家のバドワイザービールが飲める。ちなみに、アメリカのビールのバドワイザーはこの本家のブランドを使って売り出している全くの別物。

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彼らの調査地であるŘímov貯水池も見せてもらった↓

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ただ今回はサンプリングは無し。その代わり、バイオインフォマティックスチームとのデータや情報の交換を中心に行った。色々と解析手法を教えてもらったり、自分のデータから新たな発見があったりでとても有益な滞在だった。

 

続いてイタリア。こちらはMaggiore湖の水を採るためにチューリッヒのメンバーと一緒に参加。イタリア側でホストをしてくれたのがInstitute of Ecosystem Study の Microbial Ecology Group のメンバー。ここは由緒のある陸水学の研究所で、著名な研究者たちがここを訪れた際の写真や記録が様々な場所に残されていた。

↓豪華な入口。壁には動物プランクトンが描かれている。

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↓豪華なセミナールーム

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↓分子実験の最新機器が置かれている部屋の天井には壁画。

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↓さらにはなんと、陸水学の調査器具の博物館まである。GPSも電子水温計も無い時代、ちょっと水を採るだけでこんなにたくさんの工夫がされていたのか、ということに感動した。ホームページもあります→Crypta Baldi

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↓湖の調査は天気にも恵まれ、予定通り。洗練された設備と手慣れたテクニシャン達のおかげで水深350mまでの水をきっちり採水することが出来た。

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チューリッヒで作った濾過システムも上手く稼働してくれて、たっぷりとサンプルをとることができた。

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本当はもう10倍くらい書けそうなことがあるのだけど、毎日あまりにも色んなことがありすぎて頭の整理が追いついていない。とにかく、最後まで刺激が途切れることのない楽しい海外滞在経験をさせてもらっている。残り1週間もどうか何事もなく予定通りに終わってほしい。

SAME15@ザグレブ

ザグレブで開催されていたSymposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME)に参加しておりました。

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 この学会は2年に1回の頻度でヨーロッパで開催されていて、前回のウプサラ大会、それからその2回前の2011年のロストックでの大会に引き続いての参加。この学会は「水域微生物生態学」に限定した会議なので、口頭発表はパラレルセッション無し(1つしか会場が無い)、ポスター発表数が200弱で、比較的こじんまりとしている。その分、巨大な学会では近寄りがたい大物研究者と話せチャンスも多い。今回の僕の発表内容(ポスター)は琵琶湖のウイルスメタゲノムの途中成果だったのだけど、海洋ウイルス研究の大家が話を聞きに来てくれて色々と良いアドバイスをもらうことが出来た(というより、色々と厳しくツッコまれてまだまだ議論が浅いことを痛感した)。僕が今滞在しているチューリッヒ大のメンバー・OBや共同研究者のグループはこの学会では一大勢力で、そこに混ぜてもらうことで人脈を広げることが出来たのも良かった。

 前回の大会では、研究がバイオインフォマティックスに偏りすぎ・頼りすぎ・引っ張られすぎているという印象があって、前回大会を振り返ったAMEの総括でも、「分子生物学だけでなく、色々な手法を組み合わせて研究対象にアプローチしていくことが重要だ」と締めくくられていた。それに比べると今回の学会はかなり多くの発表で顕微鏡の画像や動画が使われていて、生物学・生態学により近い研究が増えたという感想で、他の参加者も同じ印象を持っていたようだった。応用っぽい研究は少なくて、ザ・基礎研究といった研究が多数を占めていて「まだまだ人類には基礎研究に時間とお金を使う余力があるのだ!」ということに安心できた。

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↑恒例の爆音で踊り狂う懇親会。朝4時までやってたらしいのだけど、翌朝もセッションがあったので2時過ぎくらいで切り上げた・・・

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クロアチアということで海鮮を期待していたのだけど、ザグレブは内陸ということで、典型的なヨーロッパのパン肉肉ポテト肉な毎日。美味しいのだけど、ずっとはつらい。

f:id:yokazaki:20170912040532j:plain↑エクスカーションではプリトヴィツェに行った。素敵な場所だったのだけど、写真をよく見てもらうと分かるように、富士山の登山道のごとく混んでいて大変だった・・・行く途中にはまだ戦争の跡が残っている建物も多くあったけど、今は観光地としてうなぎのぼりの人気の国らしい。

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↑最終日はザグレブ最高峰(といっても路線バスで上まで行ける)の山へ。雲海から顔を出している山の向こうはスロベニア

 次回2019年のSAMEはポツダム開催とのこと。来年のISMEもライプツィヒなので2年連続ドイツに行くことになりそう。スイスに来てから学部時代に履修したドイツ語を少しずつ思い出しているところなので、そのまま使えるようになっておきたい。

湖岸の研究所

 チューリッヒに到着して1週間。少しずつ慣れてきて、具体的な研究の話も進みはじめた。自分がこれまでやってきた仕事を見せて最先端の研究者達からコメントを貰えることで、自分の研究のレベルを客観的に知ることが出来るし、何よりも鳥肌が立つくらい楽しい。よそ者が一人で乗り込んでどうなることかと思ったけど、申し訳ないくらいみんな親切にしてくれる。僕の論文を読んでくれていて、研究に興味をもってくれる人も多くて、そういう意味では、去年じゃなくて、成果が出始めた今年のタイミングで渡航できたことは良かったと思う。去年、頑張って書いた申請書を落としてくれた某組織には感謝したい。

 研究内容とは別に、もう一つ素晴らしいのが、研究環境。ラボはチューリッヒ湖の湖畔で、とにかく素敵な場所にある。

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↑この建物の中に、ラボと居室が入っている。2階のバルコニーでは夕方から学生たちが湖を眺めながらビールを飲んでいたりする。建物は古いらしいけど、中は改装してあって、とてもきれい。

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↑ラボの目の前が湖で、近所の人たちが日光浴や湖水浴をしにきている。団体がボート遊びやバーベキューをしていたり、結婚パーティーをやっていたりでとても賑やか。そんな横で、顕微鏡のぞいたり、PCRをやったり、Linuxでデータ分析してたりしている。研究に疲れたら、泳ぎに行ったり、ヨットで遊んだりしている。自由すぎる。

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↑今日はチューリッヒ湖の採水に連れて行ってもらった。調査船は生態研の船よりは小さいけれど、様々な細かい工夫が凝らしてあって、とてもシステマティックにサンプルがとれるようになっていた。何より、ラボの目の前に船がとまっていること、湖心の調査地点にたった10分でつくということが素晴らしい。120mまでの複数水深の鉛直調査が2時間弱で完結してしまった。これを多項目で2週間に1度、2008年からずっと続けていて、物凄い数のサンプルが蓄積されている。これは本当にすごい。

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↑遠くにはアルプスの山が見えている。今週末には雪が降り始めるらしい。

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↑湖畔には高級住宅街。銀行の偉い人とかが住んでいるらしい。チューリッヒではこれまでの海外の街に比べるとスーツを着た人を多く見かける。それでも、東京にははるかに及ばないけど。

 今のところ、とても快適で楽しい。せっかく慣れてきたところだけど、来週はクロアチアでの学会に参加。琵琶湖のウイルスゲノム乱獲ネタを世界初公開してきます。

修行してきます

関西空港におります。 

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 これから11月2日まで、2ヵ月半ほどヨーロッパに滞在予定。早めに海外に滞在して研究する経験を積んでおきたいと2年くらい前から画策していたのだけど、今回有難いことに京都大学教育研究振興財団から渡航費用を支援いただけることになり、かなり自由な立場で行かせてもらえることになった。ただ自由ということは裏返すと、全て自分の責任で動かなければならないということだ。また予算はこちらから出ているとはいえ、僕を受け入れてもらうにあたって、少なくないリソースを相手にも割いてもらうことになる。ただお客様的に滞在するだけではなく、積極的に動いて、自分にとっても相手にとっても実りのある機会にしたいと思うし、できれば共同研究に発展するような関係が作りたいと思う。

 ただまだ今は、どのような環境・日々が待っているのか読めないことだらけで、どこまで具体的なことが出来るのか想像もつかないし、考えても不安になるだけだ。とにかく早く現地に適応して、先が見えるようになりたい。そして何より、初めての海外長期滞在を楽しみたいと思う。

淡水湖の深層に生息する細菌たち

新しい論文が公開されたので紹介。

ざっくりいうと、

淡水湖の深水層がオモロイ細菌の宝庫であることを報告

した論文。

僕は修士時代の研究で、琵琶湖深層に独特の細菌系統「CL500-11」が大量に生息していることを報告した。それ以降、

淡水湖の深層は未知の微生物の宝庫であり、他にもオモロイ細菌がいるはず

という仮説を検証したくて研究を行ってきた。昨年出した論文はその足掛かりで、CL500-11以外にも深水層に特異的な細菌が存在することを琵琶湖で明らかにした。

今回の論文は「琵琶湖得た仮説を全国の湖に拡張して検証する」という位置づけで、僕が博士課程に戻ってくる前から構想していた、学位論文のメインテーマとなる研究だ。

「大水深淡水湖の細菌図鑑」となるような徹底的・網羅的な研究を目指す

というコンセプトで、

  •  北海道から鹿児島まで、最大水深約50~200 mの全国10の大水深淡水湖を調査
  • 16S rRNA遺伝子アンプリコンシーケンスで各湖の細菌群集組成を網羅 
  • 特に注目する細菌系統についてはFISH法にて顕微鏡下で染色し、形態観察と定量
  • 得たデータをもとに先行研究や塩基配列データベースの情報を洗い出し、情報を統合的に整理

という流れで研究を行った。その結果

  • 湖の深層には表層とは全く異なる系統の細菌が生息する
  • これらの系統は世界中の湖に共通して生息する
  • その現存量は最大で全細菌の3割を越え、量的にも寄与が大きい

ということを示した。これで当初の予想通り、めでたく「湖の深層はオモロイ細菌の宝庫」ということを明らかにすることができた。

何が面白い/すごいのか

表向きの回答

今回見つかった「湖の深層に生息する細菌たち」はいずれも培養が難しく、その生態・性質は謎に包まれている。彼らの存在量(これらの系統は湖水1mlあたり10万細胞以上が満遍なく存在している)を考えると、水中の有機物の循環や微生物食物網で不可欠な役割を担っている可能性が高い。今後これらの細菌の生態を詳細に調べることで、物質循環や生態系の重要なプロセスを明らかにできる可能性がある。この問題に挑戦するために、今は各細菌のゲノム情報を構築し、代謝機能などの分析を進めている。

裏で考えていること

「オモロイ細菌の宝庫」というのは湖の深層がもつ一つの側面でしかなく、この生態系にはまだまだ発見が眠っていると考えている。例えば、この研究系は

 なぜ地理的に離れた湖に同じ系統の細菌が生息しているのか?

という疑問に応えうると考えている。摩周湖深層水と琵琶湖の深層水は物理的に隔離されているのに、同じ系統の細菌が生息している。それはなぜか?実は細菌は鳥にくっついて移動してたりするのだろうか?この問題に対してはすでに16S rRNA遺伝子塩基配列の1塩基多型を分析することで、ヒントが得られつつあって、今後さらに解像度を上げてその実態を解明する予定だ。

現在進めているゲノムの分析でも、すでに今回の論文の発見を一部覆すような結果が出ていたりして、次々と新しいデータが得られている。大水深淡水湖は「オモロイ細菌の宝庫」のみならず「オモロイウイルスの宝庫」であり「オモロイ遺伝子の宝庫」であり「オモロイ生命現象の宝庫」でもあると僕は考えていて、そういう方向に研究を成長させていきたいと考えている。そのためには、まずは足場を徹底的に固める必要がある。だから僕はこの研究を「湖の深層にオモロイ細菌がいる」という単なる記載的な研究で終わらせず、湖の深層を「新発見の鉱山」へと開発していくための足掛かりと位置付けている。

(余談)論文投稿プロセス

今回の研究は、2015年の夏に調査して、秋~翌春にかけてデータを出して、2016年の夏に論文を書いて、 11月に投稿した。そこから最初のDecisionまでが4か月弱。ここは本当に長かった。この5月に提出する学振PDの申請に業績を間に合わせたかったこともあり、焦りとストレスの募る日々だった。ようやく返ってきた査読結果はMinor Revision。3名の査読者がいたのだけど、うち1名は実質Major Revisionではないかという修正量で、約2週間かけて直して送り返した。そこからさらに1か月以上待たされ、再査読も覚悟してもう5月中の受理は諦めていたところ、突然アクセプトの連絡で、なんとか申請に間に合わせることができた。なんでこんなに査読が遅いんだと思っていたけど、同じ日に公開された他の論文を見ても、大体11月頃に投稿していたので、みんなそんな感じなのかなぁと。今回は初めてプレプリントサーバーのBiorxivを使ってみたのだけど、おかげで論文がなかなか世に出ないストレスが多少軽減できたのは良かった。プレプリントサーバーに関してはメリットデメリット色々言われているけど、今回使ってみた感想として総じて言えば「思っていたほどの反響は無いけど、同業者の一部は確実に読んでくれている。差し支えないものに関してはどんどん使ったら良いのではないか」という意見だ。プレプリントサーバーの普及は急速に進んでいるから、人口が増えてきたら状況も変わってくるだろうと思うけれど。

そういうわけで、博士課程に戻ってくる前から構想していた研究が一通り論文になったのは嬉しい。当初想定していたよりも研究は順調に進んでいると思う。一方で、すごい人を見ればキリがなくて「自分はまだまだだし、まだまだ行けそうだ」という感覚もある。まだまだこれからです。