Tersicoccus属細菌の思い出
つい先日、Twitterの方でこんなつぶやきをした。
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せっかくなので、エピソードと共に、Tersicoccus属細菌について少し書いておこうと思う。
1. Tersicoccus属とは
Tersicoccus属は、2013年新属記載されたActinobacteria門の細菌で、分離された場所が宇宙船や探査機などを組み立てるような"spacecraft assembly clean room"であるということで話題に(?)なった。記載論文では、フロリダにあるNASAのクリーンルームと、フランス領ギアナのギアナ宇宙センター。翌年、Top 10 New species(これは動物や植物なども含めて10種選ばれる)というものに選出されるくらい特徴的だった模様。
(こちら)
記載された際の16S rRNA系統樹(+その後もしばらく、いくつかの系統樹でも)で、近縁属Arthrobacter属の内部にこのTersicoccus属(T. phoenicisの2株)が入る形になっており、「よく認められたなぁ」というのが当時の感想。新属になったのは、Arthrobacterが桿状と球状のサイクルというライフスタイルをとるのに対し、Tersicoccusは常に球状であることや生理的な試験データ(例えばペクチドグリカンの成分やオキシダーゼテスト結果などなど)からArthrobacterと分けられたよう。ちなみに下記の別種記載や、全ゲノム系統樹が大規模に描かれている昨今、この位置関係は否定されていると見ていいと思う。
アンプリコンシーケンス(meta16S解析)やメタゲノム解析により、当時からどこかに近縁種はいる可能性はあったものの(BLASTでArthrobacter sp. と書かれているような分離株っぽいものはhitしていたはず)、16S rRNAで非常にArthrobacterと近いため、見分けがついていなかったのか、本当にレアなのかで上記のような「人工的なクリーンルームという環境」以外から(一応)分離報告はなかった。
2. Tersicoccus属の分離培養
「なんか変な細菌がやっぱりいるもんやなぁ」くらいに思っていたのだが、2015年に行った琵琶湖でのサンプリング結果、なんと分離できた。全部で100株ほど16Sを解析して、うち5株がT. phoenicisと98~99%一致という結果。記載論文から約2年の時点でも誰かが分離したという形跡はなく、「自然環境中にもちゃんといる」というのがわかった(クリーンルームで進化を遂げたわけではないから、そりゃそうなのだが)。
分離した培地は(詳しい成分は書かないが)いつも海洋細菌を分離している培地を少し(塩濃度を)薄くしたものやら、そこに別の無機塩をチョちょっと加えたような、淡水に生きる細菌にとっては少しストレスになるようなもの。(このサンプリング自体、自分の思惑としては淡水でよく取れそうなものを排除するためにストレスをかけてみようというのがあった。全然、新規性の高そうな株は採れなかったが・・・)
3. Tersicoccus属のゲノム解析
ということでタイプ株T. phoenicisを取り寄せ、この琵琶湖の株1つと一緒にゲノム解析をした。16Sのみだと、どう考えても別種として記載することは難しかったが、生理試験もしたら「多分別種でいける」感じだったのに加えて、Genome-Genome hybridizationの計算結果により、「これはいける」ということで新種記載の準備を始めた。
ちなみに、ゲノム解析をして特に特徴的だったのは、
・ゲノムサイズが小さい：近縁のArthrobacterは5.20 Mbp; A. crystallopoietes と4.95 Mbp; A. globiformisだったのに対し、
T. phoenicis; 3.21 Mbpと、Tersicoccus sp.(琵琶湖の株 Bi-70) ; 3.48 Mbp だった。ちなみに、GTDBで分離されている(であろう)Arthrobacterのゲノムサイズを見てみると、50株弱のレンジは、約3.08~5.58 Mbpと思う(これとこれ)。数株、Tersicoccusより小さいけど、半数以上は4 Mbpを超えるような分布。
・GC含量がめっちゃ高い：T. phoenicisは70.7%、Tersicoccus sp. Bi-70 は71.8%。GTDBの統計値を見ても、GC含量が72%を超えるものは31万以上のゲノムのうち、1~2％前後のように見えるので、Tersicoccusはそれに次ぐくらいは高いはず(6万のrepresentativeだと2〜3%か)。
その他、ゲノム報告論文に、代謝機能について遺伝子のカテゴリベースで、「この機能の遺伝子が〜〜」(多い少ない)ということは触れているものの、Arthrobacter全体との比較ではなく、あくまで近い2つのもののみなので、ここでは割愛。
3. Tersicoccus solisilvaeの記載
記載の準備をしていた時、2016年になんと、Tersicoccus の新種として、T. solisilvaeの記載論文が出た。土壌由来ということで、ちゃんとした(?)自然環境からの初の分離報告となった。厄介だったのは、16Sの配列は登録されていたものの、ゲノムは読まれておらず(最近はIJSEMの方針で基本的にゲノムも一緒に出すことが求められる)、我々のBi-70株がT. solisilvaeと別種にできるのかどうかがわからない、というところだった。
16Sの類似性は、Bi-70とT. solisilvaeのが98.84%、Bi-70とT. phoenicisとは98.64%。うーん、僅差。。。
(通常97％ならば新種候補、つまり未記載種として扱うが、新種候補ならば97％以下であるというのは間違いという良い例だと思う。最近、98.65%の閾値を使っているパターンもあるが。)
T. phoenicisもTersicoccus sp. Bi-70も、ロドプシンを持っていなかったので、自分自身のD論には関連せず、改めてT. solisilvaeを含めて記載のための実験、あるいはそもそも(当時は)T. solisilvaeのゲノムも読んで比較して、、、ということをやるのは、16Sの相同性的にもテーマ的にもコスパが悪いという判断をすることになった。(ので、せめてゲノムだけでも報告しておこうということで上記の報告論文に至る)
4. Tersicoccus、GTDBのrepresentative genomeに
こういった背景があったため、基本的にこのネタは封印というか、忘れ去っていた。最近の研究でGTDB(Genome Taxonomy Database)を頻繁に利用することがあり、representative genome (GTDBの基準として代表種かどうか。分類上の種にあたる)になってるのか、というのが気になって調べてみたという経緯。
実際調べてみると、Tersicoccsu属は、収録ゲノム(31万以上)の中で見てみても3つのみ。それらすべてがrepresentativeになっていた(上図)。いつの間にか、T. solisilvaeのゲノムも読まれたようで、T. phoenicis、Tersicoccus sp. Bi-70、T. solisilvaeという自分にとって縁の深い(ある意味では因縁の？)ゲノムだった。(s__Tersicoccus sp001968825とあるのがBi-70)
あんなに採れたのに(上述)、実際に登録されているゲノムには全然近いものがいないというのがびっくり。MAGにならないくらい、実際の環境中での存在比は小さいのだろうか。
T. solisilvaeの生理試験情報的に、Bi-70ももしかしたら別種？と何となく思っていたが、少なくともゲノム的にはある程度の違いが認められているということで、謎の安心感が生まれた。(だからと言ってこれからBi-70の記載実験をするかというと、そうではないが笑)
余談：
T. phoenicisの記載時にややこしいことになっていたArthrobacterだが、GTDB的には、g__Arthrobacter, g__Arthrobacter_B, C, D, E, F, G, H, I, J, K
に細切れになっていた。さすがGTDB基準・・・。ちなみにTersicoccusに一番近そうなのは_C。
あと、Pseudarthrobacter属、Paenarthrobacter属まである・・・これらはGTDBの名前ではなく、記載された名前だが。
