藻類とサンゴの共生進化の起源を解明(Scientists Discover How Algae Colonized Corals — a Symbiosis That Fueled the Growth of the World’s Reefs)

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2026-07-01 カリフォルニア大学バークレー校(UCB)

カリフォルニア大学バークレー校を中心とする国際研究チームは、サンゴと共生藻類(渦鞭毛藻)がどのように共生関係を確立し、世界中のサンゴ礁の繁栄を支えてきたのか、その進化過程を解明した。研究では、サンゴおよび共生藻類のゲノム解析と進化学的手法を組み合わせ、共生に関与する遺伝子や細胞機構を調査した。その結果、共生藻類はサンゴ細胞内へ定着する過程で、宿主の免疫応答を回避・調節する仕組みを進化させていたことが判明した。この共生により、藻類は光合成産物をサンゴへ供給し、サンゴは栄養や保護環境を提供する相利共生が成立し、大規模なサンゴ礁形成を可能にしたと考えられる。本成果は、サンゴ礁生態系の進化史や、生物多様性を支える共生メカニズムの理解を深めるとともに、海水温上昇などによる白化現象への耐性機構の解明や、サンゴ礁保全・再生技術の開発にも重要な知見を提供する。

<関連情報>

リソソーム機構の転用が、サンゴ礁を支える細胞内光共生の進化を形作る Co-option of lysosomal machinery shapes the evolution of the intracellular photosymbiosis supporting coral reefs

Shumpei Maruyama ∙ Catherine F. Henderson ∙ Natalie Swinhoe ∙ … ∙ Emily K. Meier ∙ Ty R. Engelke ∙ Phillip A. Cleves
Cell  Published:July 1, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.06.015

Graphical abstract

藻類とサンゴの共生進化の起源を解明(Scientists Discover How Algae Colonized Corals — a Symbiosis That Fueled the Growth of the World’s Reefs)

Highlights

  • The algae-housing symbiosome organelle forms through fusion with lysosomes
  • Several lysosomal proteins are required for maintaining and establishing symbiosis
  • SLC26A11 convergently evolved to supply carbon for photosynthesis in corals and anemones
  • Algal survival within phagolysosomes may drive the repeated evolution of the symbiosome

Summary

Endosymbiosis has spurred the evolution of new organelles across life. Corals and other cnidarians have repeatedly evolved an organelle, called the symbiosome, which houses intracellular algal symbionts. However, the molecular mechanisms enabling this repeated evolution remain unclear. Using the sea anemone Aiptasia, we generated a high-quality proteome of the symbiosome, revealing protein trafficking mechanisms and the types of biomolecules exchanged during symbiosis. Symbiosomal enrichment of lysosomal proteins, visualization of lysosomal fusion, and reduced symbiosis following knockdown of lysosomal genes indicate that the symbiosome functions through extensive co-option of lysosomal proteins. We identified a symbiosomal bicarbonate/sulfate transporter, SLC26A11, and showed through CRISPR/Cas9 mutagenesis that this lysosomal transporter is required for symbiosis in Aiptasia and a reef-building coral. Together, these findings reveal that corals and anemones have repeatedly co-opted lysosomal proteins to concentrate carbon and shuttle metabolites to support photosymbiosis, providing a relatively simple path for the repeated evolution of new photosymbioses.

細胞遺伝子工学
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