地球上のエネルギーを担う
「光合成」はいかに拡大したか

　太陽の光を利用して、水を分解して酸素をつくり、二酸化炭素から有機物を生成してエネルギーに変える。「光合成」の仕組みは小学校で学ぶほど馴染み深い自然界の働きだろう。私たち人間の営みにも、生きていくうえで植物が生み出す酸素や、植物や植物を捕食して育つ動物から得られるエネルギーが不可欠である。つまり地球上の生命活動は、植物の「光合成」によって支えられていると言っていい。地球上の生命活動を支える最大のエネルギー源が「光合成」なのだ。

　では光合成を行う「植物」は、どのようにしてこの地球に誕生したのだろうか。そんな生命の進化への追求こそが、福井工業大学環境学部環境食品応用化学科の柏山祐一郎教授が長年にわたって取り組み続けるテーマである。

「藻類を捕食する真核生物を研究していたときに、“藻類を捕食する変わった藻類”がいるという話を聞いて、その『ラパザ』という藻類を調査してみることに。すると実はそのラパザが藻類ではなく、藻類から光合成の機能だけを利用する生物だということがわかったのです」

　それは柏山教授が学部生以来、専門としていた地球科学の世界を飛び出して2~3年後のこと。有機合成や有機化学の視点を用いることで新たに進化について探究ができないかと、生物学の世界へ足を踏み入れた頃の話だ。

他の生物から光合成機能を“盗む”
真核生物の「盗葉緑体現象」とは

　そもそも地球上で初めて酸素発生型の光合成を行ったのは原核生物に区分される細菌の一種、シアノバクテリア(ラン藻)だ。その後、人類と同じタイプの細胞を持つ真核生物がシアノバクテリアから光合成のための葉緑体を獲得して植物が誕生したと考えられている。しかしこの葉緑体獲得のプロセスが、長く謎に包まれている。

「ラパザが藻類を捕食する様子を観察していたのですが、どれだけ観察しても捕食した藻類を消化しているように見えない。そこで葉緑体のゲノムを調べたら、ラパザが持っている葉緑体が捕食した藻類の葉緑体と同一のものだとわかった。つまりラパザは元から葉緑体を持つ藻類ではなく、藻類から葉緑体の機能を“盗む”真核生物だとわかったのです」

　このように他の藻類から葉緑体を奪って利用する一過的な植物化を「盗葉緑体現象」と呼ぶ。その後、研究を進めるとラパザは盗んだ葉緑体を分割して、細胞分裂する際に分配し、増殖していくことまでわかってきた。

「葉緑体をコントロールするための遺伝情報をさらに他の藻類から取得するなど、ラパザは植物化のための驚くべき機能を備えています。これまで発見されたどのような生物と比較しても、ラパザはいちばん植物の近くにまで到達した真核生物だと考えていい。その機能を解き明かすことで、植物が地球上に誕生したプロセスに辿り着くことを期待しています」