生態系を制御する「キーストーン種」を探す

京都大学 大学院理学研究科 野口 幹仁 元 博士課程学生（生命科学研究科で研究指導委託；現 産業技術総合研究所 研究員）、理化学研究所 バイオリソース研究センター 鈴木 健大 研究員、京都大学 大学院生命科学研究科 東樹 宏和 教授らの研究グループは、大量の観測データを基に、生態系全体の成り立ちを左右する「キーストーン種」を統計的に絞り込む新しい解析手法を開発しました。この手法を、森林の地下で植物に共生する1万種を超える微生物のDNAデータに適用し、群集全体を組み替える「隠れた司令塔」とも言うべき菌を見いだしました。

キーストーン種とは、生態系の中で比較的目立たない存在であっても、群集全体の構造や機能に大きな影響を与える生物を指します。しかし、土壌や植物の根にすむ膨大な数の微生物について、どの種がキーストーン種として働いているのかを実験的に確かめることは非常に困難でした。

本研究では、日本の冷温帯林で採取された1,270点の根サンプルから得られた真菌（かび・きのこ類）と細菌（バクテリア）のDNAデータを分析した上で、植物根内の微生物叢（そう）がどのような状態（構成）を取りやすいのか、「ランドスケープ（地形）」として表現しました。その上で、そのランドスケープの構造を劇的に変化させる種や系統を探索する理論を考案し、スーパー・コンピューターでそのアルゴリズムを実装しました。その結果、これまで森林生態系の主役としてはあまり注目されてこなかった「内生菌」と呼ばれる真菌類が、植物と微生物たちの共生関係の成り立ちを大きく組み替えている可能性が示唆されました。

本成果で開発した手法は、森林に限らず、農地・水圏、さらにはヒトの腸内細菌叢など、複雑な微生物群集の中から、全体を左右する重要な微生物をデータから探索するための汎用（はんよう）的な基盤です。将来的には、森林再生・農業生産・環境浄化・生物叢を利用する産業において、生態系全体を見据えた管理技術や、微生物叢を活用した新産業の創出につながることが期待されます。

本研究成果は、2026年10月28日（現地時間）付で、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。