どんな環境にも棲息する地球の掃除屋−微生物。 彼らの酵素を利用した、さまざまな製品が つくられています。

極限環境の微生物

東洋大学生命科学部教授 東京工業大学名誉教授

掘越 弘毅 氏

ほりこし こうき

1932年埼玉県生れ。56年、東京大学農学部農芸化学科卒業、63年、同大学大学院農学研究科博士課程修了後、理化学研究所に入所し、74−91年主任研究員を務める。この間、66−67年カリフォルニア大学デービス分校助教授、84−90年、新技術開発事業団の「特殊環境微生物プロジェクト」総括責任者、88−93年、東京工業大学教授を兼務。現在、東洋大学生命科学部長、東京工業大学名誉教授、海洋科学技術センター深海環境フロンティア長を務める。紫綬褒章、英国国際バイオテクノロジー協会ゴールドメダル等受賞多数。これまで申請した特許は約250件にも上る。著書は『好アルカリ性微生物』（93年、学会出版センター）など多数。

2000年8月号掲載

地球の人口より、土1g中の微生物の数の方が多い！？

──本日は、先生のご専門である特殊な環境に棲む微生物について、いろいろお話をお伺いしたいと思います。

まずその前に、基本的なことなんですが、微生物とはどういうものなんですか。

掘越　一般的には、目に見えない小さな生物をまとめて微生物と呼んでいます。その範囲は広く、電子顕微鏡でしか見ることのできないウィルスから、細菌、酵母、カビ、さらには藻類までもが含まれています。

そしてその種類は、DNAレベルで細かく区別すると何百万種にも上り、はっきりとした種の数は分っていません。実は、こんなにたくさんの種があることが分ったのもここ20年くらいで、そう古い話ではなく、現在はそれを整理している段階なんです。

──では地球全体の微生物の個体数となると、数え切れないくらいでしょうね。

掘越　まさにその通りで、計り知れないくらいの微生物がこの地球上に棲んでいます。身近なところで、皆さんの家の庭先ですと、1gの土中にだいたい10億の微生物がいます。ちょっと栄養の豊富な場所では、地球の人口よりも土1g中にいる微生物の数の方が多いくらいでしょうね。

──すごい数ですね。

ところで、私達は目に見えない微生物を、汚いとか、気持ち悪いなどと悪い印象を抱きがちですが、いろんなところで生活を支えてくれているようですね。

掘越　はい、例えば、植物や動物の死体、排泄物を分解して土壌を肥沃にしてくれますし、汚れた川や湖、海岸もきれいにしてくれています。さらには、自然界にない工業排水なども浄化してくれるんですよ。

──彼らは地球の生態系の中で、重要な役割を担っているんですね。

掘越　本当にそうなんです。微生物がいなかったら、地球はゴミだらけです（笑）。まさに、「地球の掃除屋」ですね。

また、漬け物や奈良時代から伝わる藍染めにも微生物が関係していて、彼らが発酵を促すことで、漬け物にうま味が出たり、藍がうまい具合に染まるんです。さらには、医薬品にも利用されているほか、私達の体内にもたくさん棲んでいて、食べ物を分解して消化を助けてくれたり、好ましくないほかの微生物から私達を守ってくれているんです。

微生物の出す酵素から洗濯洗剤をつくる

──ところで私達の考えが及ばないような、特殊な環境にも微生物は棲んでいるそうですね。

105℃で培養した超好熱性微生物。大きさは各2ミクロン前後（1ミクロン＝1,000分の1mm）

掘越　そうなんです。例えば、人間が手を入れたら溶けてしまうほどの強い酸性やアルカリ性の環境とか、1000気圧もの高圧の中、凍り付くような冷水や反対に100℃もの熱水、高濃度の塩の中…本当にありとあらゆる環境に微生物が棲んでいます。地球上で微生物のいないところはないと言っても過言ではありませんね。

高濃度の塩の中で発見された微生物。生命誕生以来、あまり進化せず太古の生命体の面影を残す「古細菌」の一種。実際の大きさは5ミクロン

──本当にすごい適応力ですね。先生は、その中のアルカリ性の環境を好む微生物を発見され、さらにその微生物が出す酵素を工業的に応用する道を開かれたそうですが。

掘越　はい、ある時アルカリ性の環境で培養したら、たくさんの微生物が生育していました。これを好アルカリ性微生物と言うんですが、調べてみたら彼らの出す酵素にいろんな特性があることが分ったんです。これを何かに利用しない手はない、一山当てれば当面の研究費の心配をしなくて済むなと研究を始めました（笑）。まず、いろんな種類の好アルカリ性微生物の中から、タンパク質を分解する酵素に目を付け、これを家庭用洗濯洗剤に応用したんです。

──確かに、衣類には人間の皮膚のタンパク質が付着していますからね。

掘越　しかし当時、「酵素洗剤はアレルギーを起こす可能性がある」と、政府のストップがかかって潰れてしまったんです。後に、そんなことは起きないことが証明されたんですが…。

それにもめげず、次に繊維を分解する酵素の活用に乗り出しました。当時はほとんど水洗トイレがなく、汚水処理で紙や排泄物などの繊維がたくさんあって大変だった。ではそれを分解して溶かしてしまえばいいだろうと、3年ほどかけてつくったんです。しかし、なんと気が付けばその間に世の中は全部水洗トイレに変ってしまい、不要の産物に…。まさに、水とともに全部流れてしまったんですよ（笑）。

でも、ここでこの酵素を捨てなかったから良かった。10年くらい経って、大手家庭用品メーカーが、それを洗剤に利用してみたいとやってきたんです。

──繊維が溶けては、洗剤としてまずいんじゃないんですか。

掘越　実は、その酵素の中には繊維を溶かさずに、柔らかくするだけの働きを持つものもあるんです。それを使って、繊維の間の汚れを落としやすくしようと考えたんです。汚しては洗い、汚しては洗いと実験を繰り返して、1987年の4月にその洗剤が発売されました。今でも市場に出回って、多くの家庭で使われています。

──洗剤の他に、もっと世界的に利用されているものもつくられたとか。

掘越　サイクロデキストリンですね。これは、アルカリアミラーゼという酵素がでんぷんを分解してつくる分子カプセルでして、中心部にさまざまな物質を包み込む性質があります。例えば、水に溶けない物質をその分子カプセルに入れ、水と混ぜ合せて水溶液をつくるとか、化学反応を起こす物質を混ぜる時などに使われています。でんぷんでできているので、特に医療品や食品などに応用されているんです。

──具体的に、どういったものに使われているんですか。

掘越　私が最初に応用したのは、粉わさびです。粉わさびは緑色に着色した粉に、わさびの香りを付けた合成品です。すぐに香りが飛んでダメになるので、分子カプセルの中にわさびの香りを閉じ込めてつくったんです。そうすると、粉わさびを口に入れた時に分子カプセルが溶けて、初めてわさびの香りがするというわけです。今ではインスタントラーメンの調味料の味や香りなどにも使われているなど、世界的にもいろんな食品に使われているようです。

──大活躍の酵素応用技術ですね。もう研究費の心配はないでしょう（笑）。

掘越　それが、ずっと以前に特許が切れていましてね、そううまくはいかないんですよ（笑）。

新微生物発見のきっかけはルネッサンス時代の建物から

──このようにさまざまなところに活用されている好アルカリ性微生物ですが、最初に先生が発見されたきっかけは、変ったエピソードだったとか。

掘越　1968年のことですが、当時はまだ、こんなに特殊な環境下に微生物がいるとは考えられていなかった時代でした。その年の晩秋に、旅行でイタリアのフローレンスを訪れ、ルネッサンスの建築を眺めていたらふと、「ルネッサンスの建物は日本の建物と明らかに違っている。きっと微生物の世界にも、このようにまったく知られていない違う世界があるに違いない」と閃いたんです。すぐに日本に帰ってアルカリ性の培地をつくり、そこに土を少量入れて37℃で一晩培養してみたんです。すると試験管の中に、たくさんの微生物が元気に育っていたんです。

──まさに、それまで考えられてきた常識とは違う微生物の世界が存在したというわけですね。

今後さらに、この分野で新たな発見はありそうですか。

掘越　もう、世界中で研究されていますし、私の中ではかなりやり終えた感があります。それで、今は石の中の微生物について調べているんです。あんな特殊な環境にいるわけですから、石の中にいてもおかしくないだろうと思って調べたら、面白いことに、その辺の石や瑪瑙（めのう）、ルビーの原石にまでいるんです。まだ研究が始まった段階で、これからいろいろ分ってくるでしょう。ゆくゆくは、10,000mの海底の岩を持ってきて、その中の微生物も調査したいと考えています。

──あの硬い石の中に、生物がいるんですか。驚きです。

掘越氏の呼び掛けで始まった、微生物学のシンポジウム「Extrem-ophiles（極限微生物）'98」。そのポスターには、世界各国から集まった研究者達のサインが記念に書き記されている

微生物研究では、先生の功績もあって日本は世界最先端と聞いておりますが、そういった先生の柔軟な発想が根底にあるからなんでしょうね。

掘越　失敗を恐れず、面白いと思ったことは挑戦するようにしているんです。

ただ、おっしゃったように今は日本が世界トップクラスですが、アメリカのNASAも乗り出してきていますから…。彼らはゆくゆく火星探査に行って持ち帰ったいろんなサンプルの調査をしようと考えているようで、何年か先、この分野が注目を浴びるようになるでしょう。その研究に、日本の研究者達も何とか食い込んでいかないといけません。今、そのためにいろいろやっており、実は、石の微生物研究はその一環でもあるんです。

──一つのことを真面目に追い続ける一方、柔軟な考え方・発想で新たな発見や開発をされてきた先生のこれまでのお話を聞き、大変勉強になりました。

われわれの周りには、まだまだ不思議なこと、解き明かされていないことだらけですが、先生の柔軟な頭で、これからもそうした世界を解き明かしていっていただきたいと思います。

本日はありがとうございました。