研究紹介

1. 都市域の下水や都市河川に形成される微生物生態系の解明

　都市への人口集中が加速している現代においては，下水道や都市河川に代表される人工水環境が急速に拡大しています．これら人工水環境の拡大は，都市部にて新しい水域生態系が拡がっている事を示しています．
　しかし，この急速に拡大している水域生態系にどのような微生物が住み着き，どのような生態系が形成されているのかについては，未だあまり解明されていません．
　そこで下水の中に形成される微生物生態系と，下水生態系における抗生物質耐性遺伝子の動態を明らかにする事を目指した共同研究を，国内外の研究者と協力しながら進めています．

　コンクリートによって護岸された都市河川は，河川が本来持っている微生物などによる水質浄化機能を喪失していると言われています．
　しかし，コンクリート護岸がどのくらい河川の微生物機能を変化させているかを，定量的に示したデータはあまり存在しません．
　そこでコンクリート護岸が河川の付着性微生物へ及ぼす影響を，室内実験と現場実験の組み合わせながら明らかにしようとしています．

2. 細菌の重金属耐性能と耐性遺伝子の分布に関する研究

　地球には重金属と呼ばれる元素が存在します．重金属は生命活動において

1. 必要なもの（鉄など）
2. 微量は必要だが量が多いと毒性を示すもの（銅やクロムなど）
3. 必要ではなく毒性もほとんどないもの（金など）
4. 微量でも毒性を示すもの（水銀やカドミウムなど）

3. 微生物生態系を利用した生物多様性と生態系機能の関係性の解明

　二酸化炭素の排出量設定や水銀使用の規制に代表されるように， 環境問題の多くは対象物質の濃度や量の規制によって，解決が図られてきました．
　しかし生物多様性や生態系機能は数値化することが難しい対象です．そしてこのことが，生物多様性の保全に向けた規制や基準を制定する上で，利害関係者間の理解や合意を難しくしています．
そこで生物多様性の定量的な評価を目指して，微生物の種数と生態系機能の関係を理論的に説明する共同研究を進めています．
　世代時間が早い微生物を使用することによって実験的な検証機会を増やし， より精度の高い理論構築を目指しています．
　またこれらの成果を，遺伝子組換え生物の生物多様性への影響評価が問われる「カルタヘナ議定書」に関する議論に適用することも試みています．

4. 環境中における細胞外DNAの動態および遺伝子水平伝播に関する研究

　一部のウィルスをのぞく全ての生物は遺伝情報物質としてDNAを持っています．DNAは生物の細胞内にのみ存在すると考えられがちですが， 実際には生物の細胞外にもDNAが存在しています．これらのうち，海や湖沼のような水環境中に存在する細胞外DNAは「溶存態DNA」と呼ばれています．水中に大量に存在する「溶存態DNA」は，微生物の栄養源として，また細菌の遺伝子資源として重要だと考えられています．
　しかし水環境中の「溶存態DNA」がどこから来て，どのような運命をたどるのかはほとんどわかっていません．「溶存態DNA」の水環境中における役割を解明し，環境中における遺伝子動態の解明へ役立てる事を目指しています．

補）水中から細菌以上の生物細胞を除いたDNA分画を「溶存態DNA」と定義しています．実験的には環境水を孔径 0.2 umのフィルターで濾過した濾液からDNAを精製します．最小の単細胞生物である細菌から見て，細胞外にあるDNAかどうかが着目しているポイントです．
　他方，近年研究が盛んな「環境DNA（eDNA）」は，孔径が約 0.7 umのグラスフィルターにてDNAを捕捉回収します．環境DNAを用いた動態調査は，魚のような大型の多細胞生物が主な対象です．そこで環境中に放出される糞や粘液などに含まれるDNAを効率よく回収して，大型生物が環境中に残した痕跡を調べる事に主眼が置かれています．