植物のミカタ

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ビタミンB12は、動物性食品に多く含まれる必須栄養素で、植物や菌類にはほとんど存在しない。土壌中の細菌がビタミンB12を生成するが、現代の衛生環境では摂取は難しい。ビタミンB12はDNA合成や赤血球形成に関与し、不足すると悪性貧血や神経障害を引き起こす。 一部の藻類もビタミンB12を含むとされるが、種類や生育条件により含有量は大きく変動する。そのため、ベジタリアンやビーガンはサプリメントなどで補う必要がある。ビタミンB12は他のビタミンB群と異なり体内に蓄積されるため、欠乏症の発症は緩やかだが、定期的な摂取が重要となる。

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家畜糞堆肥の過剰施用は、秀品率低下や農薬使用量増加につながり、結果的に肥料代削減効果を上回る損失をもたらす。多くの農家が家畜糞堆肥を多用し、土壌劣化を引き起こしている。硝酸態窒素過剰は土壌pHを低下させ、カリウム欠乏、根の弱化、肥料吸収阻害を招く。さらに、硝酸態窒素は発根を阻害し、土壌水分や肥料分の吸収量を低下させる。結果として、微量要素の吸収阻害による作物栄養価の低下も懸念される。家畜糞堆肥は有機質肥料と誤解されがちだが、過剰施用は土壌環境悪化の大きな要因となる。家畜糞の増加は深刻な問題であり、栽培と畜産が連携し、食と健康を見直す必要がある。牛乳は栄養価が高いが、その副産物である家畜糞の処理は適切に行われなければならない。医療費増加抑制のためにも、家畜糞堆肥の施用量を見直すべきである。

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人類は進化の過程で、乳糖を分解する酵素ラクターゼを作る遺伝子を成人後も保持する「ラクターゼ活性持続症」を獲得した。これは酪農の開始と関連があり、牛乳を栄養源として利用できるようになった人々が生存に有利だったため、この遺伝子変異が広まったと考えられる。 具体的には、紀元前5000年頃にヨーロッパで牛の乳搾りが始まり、その1000年後にはラクターゼ活性持続症の遺伝子変異が出現。この変異は急速に広まり、現在ではヨーロッパ人の大多数がこの遺伝子を持っている。これは、食料が不足する冬に牛乳を栄養源として利用できた人々が、そうでない人々に比べて生存と繁殖に有利だったためだと考えられる。 この遺伝子変異の広まりは、文化と遺伝子の共進化の好例であり、人類の進化が今も続いていることを示す証拠と言える。

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乳酸菌は、代謝によって乳酸を多く産生する細菌の総称であり、ビフィズス菌とは区別される。形態は球菌と桿菌に分類され、○○コッカスという名称は球菌を示す。また、由来によって動物性と植物性に分けられる。動物性乳酸菌は動物の腸内やヨーグルト、チーズなどの動物性食品に存在し、植物性乳酸菌は植物の葉や糠漬け、キムチなどの植物性食品から発見される。代謝による分類もあるが、詳細は割愛されている。グリコのビスコに含まれる乳酸菌や、海苔や糠漬けといった発酵食品における細菌の働きに着目し、乳酸菌の定義、形態、由来について解説している。

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海苔のビタミンB12含有量の違いに興味を持った著者は、ビタミンB12産生菌について調査。論文検索で*Propionibacterium freudenreichii*と*Pseudomonas denitrificans*という2種の細菌を発見した。後者は脱窒菌として知られる。前者は土壌細菌で、エメンタールチーズの穴を作る際に働く。エメンタールチーズにもビタミンB12が含まれることから、*P. freudenreichii*由来の可能性が示唆されるが、確証は得られていない。

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海苔の種類によるビタミンB12含有量の違いを、Google検索を用いて調べた結果がまとめられている。焼き海苔(紅藻・スサビノリ)は57.6µgと豊富だが、アオサ(緑藻)は1.3µg、スイゼンジノリ(藍藻)は0.4µgと少ない。紅藻にはビタミンB12合成細菌との共生が示唆されている。意外にも褐藻のコンブには含まれず、ワカメには微量(0.3µg)含まれていた。海苔と一口に言っても、生物学的な種の違いによりビタミンB12含有量が大きく異なることが分かり、ビタミンB12合成細菌の研究の必要性が示唆された。

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海中の太陽光到達深度と藻類の色素の関係が、生育する藻の種類を決定づける。浅瀬では赤色の波長が減衰し、深くなるにつれ黄色、そして青色以外の波長が消失する。藻類の色素は補色の波長を吸収するため、緑色の陸上植物や緑藻は浅瀬で緑色の光を反射し、過剰な受光を防ぐ。一方、紅藻は緑〜青色の補色である赤い色素を持つため、より深い場所で生育する。海苔として食用にされる様々な藻類は、生物学的には大きく異なり、栄養価も異なる。紅藻（スサビノリ）はビタミンB12（コバラミン）を合成する細菌と共生している。

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植物の葉が緑色に見えるのは、緑色の光を反射するからである。しかし、なぜ緑色の光を利用しないのか？ アーケプラスチダと呼ばれる酸素発生型光合成生物群は、紅藻、緑藻、灰色藻などに分類される。紅藻のフノリは海苔の一種であり、緑藻のノリも海苔に含まれる。海苔にはビタミンB12が豊富に含まれるが、フノリにも含まれるかは次回の記事で解説される。灰色藻は原始藻類から進化し、陸上植物の祖先となったと考えられている。

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植物にはビタミンB12がない一方で、海苔などの藻類には豊富に含まれる。藻類の起源を探るため、細胞内共生説を概観する。 酸素発生型光合成を行う細菌や酸素呼吸を行う細菌が登場した後、ある古細菌が呼吸を行う細菌を取り込みミトコンドリアを獲得し、真核生物へと進化した。さらに、真核生物の一部は光合成を行う細菌を取り込み葉緑体を得て、灰色藻のような真核藻類となった。この真核生物が他の細菌を取り込んで共生する現象を一次共生と呼ぶ。 海苔のビタミンB12の謎を解く鍵は、このような藻類誕生の過程に隠されていると考えられる。

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藻類は酸素発生型光合成を行う生物群の総称で、多様な系統を含む。大きく分けて、シアノバクテリア、紅色植物、灰色植物、緑色植物、クリプト植物、ハプト植物、渦鞭毛植物などがある。緑色植物は陸上植物の祖先を含むグループで、シャジクモ藻類と緑藻類からなる。大型藻類は肉眼で確認できるサイズで、コンブやワカメ、海苔など食用になる種も多い。これらは異なる系統に属し、コンブやワカメは不等毛植物、海苔は紅色植物である。水草は水中生活に適応した植物の総称であり、藻類とは異なる。

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この記事は、植物における葉酸の役割について考察しています。筆者は、ヒトではDNA合成に関わる葉酸が植物でも同様の働きをしていると仮定し、ホウレンソウにビタミンB12が含まれると予想しましたが、実際には含まれていませんでした。そこで、植物における葉酸の機能について論文を調べた結果、シロイヌナズナでは葉酸が光合成を行わない色素体において、スクロースからデンプンへの変換を抑制することを発見しました。つまり、葉酸は植物の成長と貯蔵のバランスを調節する役割を担っており、成長期には葉酸合成が盛んになる可能性が示唆されています。このことから、葉酸の存在は植物の活発な成長を示す指標となる可能性がある一方、乾燥ストレスのような環境変化時には貯蔵に切り替わるため、単純に葉酸が多い野菜が常に良いとは言えないと結論付けています。

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軟腐病は、高温多湿条件下で発生しやすく、農作物に甚大な被害を与える細菌性病害です。従来の化学農薬は環境への負荷が懸念されるため、乳酸菌由来の生物農薬が注目されています。記事では、乳酸菌が産生する抗菌物質が軟腐病菌の生育を抑制するメカニズムを解説しています。具体的には、乳酸菌が産生するバクテリオシンや、乳酸菌の増殖により土壌pHが低下し、軟腐病菌の生育が阻害されることが挙げられています。これらの作用により、軟腐病の発病抑制、ひいては農作物の収量増加に貢献することが期待されています。ただし、乳酸菌の効果は環境条件や菌株によって変動するため、更なる研究と開発が必要です。