五十嵐 圭日子农学生命科学研究科
教授
IGARASHI Kiyohiko
泉 賢太郎千叶大学教育学部
准教授
IZUMI Kentaro
异分野研究者対谈
菌类と生痕化石の研究から见える40亿年の生命史
2023年末、木材をふんだんに使った讲堂で
二人の研究者が対谈しました。
一人はキノコの研究者で、バイオエコノミーが粪尿を轴に回っていた江戸时代の映画を监修した先生。
もう一人は太古の生物が残したウンチ化石の研究者で、学生时代は応援部のリーダーとして活跃した先生。
石炭纪に终焉をもたらしたキノコとは？
ウンチが残る仕组みとは？
CO2削减の键はキノコとウンチ化石にある？
有机物の循环で続いてきた生命40亿年の歴史が
垣间见られる対谈となりました。
弥生讲堂アネックス（2008年竣工）のセイホクギャラリー前にて。铜板葺きの屋根からは緑青が吹き始めています。（上写真）
木を食べられるのはキノコだけ
农学生命科学研究科 教授
五十嵐私は主にキノコを研究しています。地球上で木を分解することができる生き物はキノコだけで、森の土はキノコが木を食べて消化してできたものなので、ウンチに相当するでしょうか。キノコに食べられた后の木はやわらかい有机物となり、他の生物に利用されます。ある意味、森林の有机物はキノコが循环させていると言えるでしょう。
泉化石というと体化石の印象が强いと思いますが、私は生痕化石、なかでもウンチ化石を主に研究しています。読み取れる情报の解像度は低いですが、昔の生物の営みを伝える贵重な証拠で、そこに魅力を感じています。子どもの顷から太古の出来事や歴史に兴味があり、学生の顷は化石から直接见えることを调べていましたが、见えないことのほうが多いことが気になり始め、近年は饲育実験や顿狈础解析も手がけています。各种の条件を设定して摂食で得るエネルギーを计算し、どんな条件でウンチ化石を説明できるか数理モデルも駆使して见ています。
五十嵐キノコ研究の延长で、昨年、美术监督の原田満生さんが企画した映画『せかいのおきく』の监修を务めました。原田さんに会った际に研究内容を闻かれて「简単に言えばバイオエコノミーです」と答えたら、「简単じゃない」と言われまして。生物圏に负荷をかけずに生きる话だと话したら、それをぜひ映画で伝えようと诱われたんです。できたのは、下肥を集めて农村に运ぶことで生计を立てる江戸の若者の青春ドラマ。画面にはずっと下肥が登场します。炭素の固定と分解の繰り返しで环境に负荷をかけずに生きる。それがバイオエコノミーの基本です。映画では纸の再利用や伞の张り替えの场面が描かれ、「もったいない」が基本だった时代を示しています。森で突然キノコがアップになる场面もあります。木がキノコに分解されて有机物が循环することを伝えようとしています。
泉循环は非常に重要ですね。私が昔から継続して考えてきたのは、ウンチ、有机物、循环でした。
五十嵐先生がバイオエコノミー監修を務めた阪本順治監督作（企画?プロデューサー：原田満生）。舞台は江戸末期。武家育ちだが貧乏長屋で暮らすおきく（黒木華）、下肥買いの矢亮（池松壮亮）、紙屑買いから下肥買いになった中次（寛一郎）の3人が交差する日々を描く青春時代劇。様々な「良い日」に生きる人々の姿を伝えるYOIHI PROJECT第一弾作品。
第78回毎日映画コンクールで日本映画大赏を受赏し、2023年キネマ旬报ベスト?テンで日本映画1位に！
キクラゲの仲间が时代を変えた
千叶大学教育学部 准教授
五十嵐泉先生が调べているウンチ化石はどれくらい前のものですか。
泉3亿年前以降のものです。主に见てきたのは海底にいるゴカイの仲间のウンチ化石ですね。大部分は砂で、中に有机物が少し入っています。中生代の顷から、陆上でも海底でも排泄されたウンチをほかの生物が食べていた痕跡があります。
五十嵐私の分野では2亿9000万年前がターニングポイントです。実は石炭纪の终焉にはキノコが関係しています。この顷、シダ植物が発达してリグニンという难分解性の化合物を作るようになりましたが、当时のキノコはこの化合物を分解できませんでした。そうして植物が倒れても分解されずに地层になったのが石炭です。ゲノム解読プロジェクトで调べると、石炭纪が终わる顷にあるキノコがリグニンを分解する酵素を获得していました。キクラゲの祖先です。これで木が残らなくなり、石炭纪が终わりました。
泉面白いですね。ウンチ化石から见える世界はごく一部のスナップショットに过ぎません。思考実験で、これまで地球上に现れた生物のうちのどの程度が化石として残っているのかを考えました。40亿年前に生命が诞生したとして、そこから増えるバイオマスを右肩上がりに见积もり、现在ある化石の数を踏まえて计算すると、约0.00001％でした。がんばってもその程度しか见えないとすると、古生物学者は适度に絶望すべきかもしれません。
五十嵐近年は颁翱2削减の动きが盛んです。ウンチの话は有机物の循环の话で、炭素が酸化したのが颁翱2ですから、その意味でもウンチ化石と闻いて兴味がそそられる人は多いでしょうね。
泉热力学的には非常に不安定な有机物が化石として残るメカニズムの理解は、颁翱2を减らすヒントになるかもしれません。
五十嵐普通、ウンチはすぐ分解されますよね。ウンチの化石だということはどう决めるんですか。
（集英社インターナショナル／2021年）
証拠を积み上げる难しさと面白さ
泉谁も现场を见られないので、现存する生物のウンチの観察结果などから类推するしかありません。たとえば、脊椎动物のウンチ化石の切片の真ん中に黒い部分があり、周りの部分はジュラ纪の海底に堆积した泥岩だとします。中に鱼の鳞が见えれば鱼食の生物だろうと考えられ、同じ地层から中生代の首长竜が出ていたとすれば、首长竜のウンチ化石だと推定できます。
五十嵐状况証拠を积み上げるわけですね。
泉それしかできないのが难しさであり面白さでもあります。
五十嵐振り返ると、陆上の歴史は木とキノコの戦いの歴史でした。木はキノコに食べられないような成分を获得し、それを食べられるようにキノコが进化する。キクラゲの仲间が现れて木性のシダが絶灭した后に裸子植物が増えると、キノコは裸子植物を食べられるように进化する。次に被子植物が増えると、それも食べられるように进化して&丑别濒濒颈辫;&丑别濒濒颈辫;という歴史が何亿年も続いてきました。
泉海にも同様の歴史があるでしょうね。自分を捕食する动物が现れて、殻を强化したり深く潜って逃げたりして対抗すると、歯を进化させたり目を进化させるものが出てくるというような。そうした歴史は化石からある程度追えますが、実际のメカニズムまではわかりません。
五十嵐基本的にはその场で生きて死ぬ植物のほうが动物よりも追いやすいかもしれませんね。
泉脊椎动物のウンチの主成分は水で、次が有机物です。有机物の中には未消化物も。それが分解されて化学反応を起こすと鉱物ができます。我々の骨や歯を作るアパタイトは鉱物です。叁叶虫の消化管やカエルの胃など、通常は死ぬとすぐ分解するものが化石になることがあります。その际にリンとカルシウムが反応してアパタイトができます。海底にはカルシウムが多くある一方でリンは少ないので、出どころは有机物だと考えられます。ちなみに、ウンチ化石はリンをより多く含む肉食动物のものが多くなります。
五十嵐何かの动物が食べてウンチにリン酸を残し、リンとカルシウムがくっつくから化石になって残るわけですね。
泉中学ではバスケ部でしたが、きつくて途中で辞め、受験に集中しました。でも结局一浪して东大へ。部活を全うして现役で入る同级生もいるのに、と忸怩たる思いでした。劣等感を払拭したくて、大学では応援部に入ってリーダーを务めました。そのときしかできないことを全うして达成感を得たかったんです。野球部が神宫で负けると、応援が足りないせいだという反省の意味を込めて、皆で拳立て伏せをやりました。絵画馆前のコンクリートが痛かったです。
五十嵐私が入学した年に野球部が通算200胜を达成しました。応援部が一升瓶を饮み干して喜んでいて、スゲーと思った记忆があります。
泉盛大なおままごとですが、自分たちとしては悬命でした。4年间で胜利を味わったのは2回でした。
食べかすもいつか化石になる？
泉有机物は热力学の法则に则って分解され、条件が揃ったときにアパタイトができるわけですが、それがどういう条件なのか、どういう微生物が重要な働きをするのかはわかっていません。ポイントは嫌気的分解でしょう。ウンチの表面は酸素が豊富で内部は嫌気的环境です。内部からアパタイトができ始めることで化石化するのではないかと考えられます。有机物を嫌気分解する微生物が中からじわじわ働いて小さな鉱物が少しずつでき、ウンチがまるまる鉱物に置き换わるのではないでしょうか。そういえば、最近気づいて感动したんですが、口内にできる歯石はウンチ化石とよく似ています。嫌気环境である口内で食べかすと细菌と唾液が反応し、有机物だったものがリン酸カルシウムという鉱物になるわけです。
五十嵐歯石を放っておくといつか化石になるかもしれないわけですね！微生物や微生物が出した物质が集まってできた膜をバイオフィルムと言いますが、キノコも表面からべたついた膜のようなものを出し、木の成分をその中に取り込んで消化します。一部の歯磨き粉にはデキストラナーゼという酵素が入っていますが、これはバイオフィルムを溶かして歯垢を分解するものですね。
泉ウンチ化石の中にも微生物のバイオフィルムだけがあって中が空洞だったりします。走査电子顕微镜でウンチ化石のなかの未消化物を调べようとしたらバクテリアのようなサイズと模様の膜がびっしり并んでいて感动したことがあります。
五十嵐人は汚いと思ってしまうウンチですが、微生物にとっては有机物のお宝ですね。人は有机物が循环して世界が回っていることを忘れてはいけません。今后はこのことがもっと重要になっていくでしょう。社会が循环の意义を忘れてしまった结果、よくない状况を招いたのだと思います。有机物を食べて、消化できなかった残滓を排泄して、それを利用する生物がいる。そうしたサイクルの一つのステップでしかないのが人间だということを忘れずに研究を进めていきます。
泉古生物の视点でいまの生物を见ようと思い、动物を饲育したり动物园に见学に赴いたりして、近年は生物の「生ウンチ」にも目を向けています。古生物学の业界には化石好きの人が多いのですが、私はそうでもありません。ウンチの目线でウンチ化石を见ることを心がけています。化石を知りたいわけではなく、化石を通して过去の状态を知りたいというのが私の愿いです。ウンチ化石は时代を遡って过去の生物の生き様に近づけるもの。确率的には絶望のほうが多そうですが、あきらめずに希望を见出したいと思います。
五十嵐私も一浪して东大です。小さい顷からやっていたので合気道部を考えましたが、初心者が多く、経験者が教える立场になるのが嫌で入りませんでした。たまたま诱われて倍率20倍のテニスサークルの面接を受けたら合格。テニスは初心者でしたが週8回练习しました。寝ても覚めてもテニス。授业にほぼ出ませんでした。农学部に进んだのはそれしか选べなかったから。そこでプロテニスプレーヤーになるわけじゃない、とふと我に返りました。
泉私は理学部地球惑星环境学科でした。入学时は地学科志望でしたが、调べたら合併でなくなっていて。
五十嵐林产学科では、木材を接着して引っ张るとどれくらいの力で剥がせるかとか、木はどれくらいの力で折れるかとか、実験がとても面白くて。授业にまじめに出るようになり、研究の道に入りました。
（対谈日：2023年12月19日）
