「ゆらぎ」の操作による微生物叢制御―微生物叢遷移の再現性を制御する―

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2026-05-07 京都大学

Kyoto Universityの林息吹大学院生、東樹宏和教授らは、多様な微生物から成る微生物叢(マイクロバイオーム)の形成過程で、初期段階の「ゆらぎ」を操作することで、その後の群集構成の再現性を制御できることを明らかにした。研究では、培養開始時の細胞数のわずかな差を「初期ゆらぎ」として設定し、多数の反復培養を実施。その結果、初期ゆらぎが大きいほど群集構成のばらつきが増大し、異なる微生物群集へ分岐しやすくなることを実証した。これは、微生物叢の形成が初期条件に強く依存することを示しており、医療・農業・環境分野で期待される微生物群集制御技術の基盤となる成果である。将来的には、安定的かつ目的指向型のマイクロバイオーム設計への応用が期待される。

「ゆらぎ」の操作による微生物叢制御―微生物叢遷移の再現性を制御する―
初期のゆらぎが創発する全く異なる群集構成。©︎藤野雅也

<関連情報>

微⽣物群集形成過程における確率的な駆動⼒:初期群集サイズが決定する多様な群集遷移 Stochastic Forces in Microbial Community Assembly: Founding Community Size Governs Divergent Ecological Trajectories

Ibuki Hayashi, Martina Sánchez-Pinillos, Hirokazu Toju
Ecology Letters  Published: 03 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1111/ele.70388

ABSTRACT

Biological community dynamics arise from both deterministic and stochastic processes. While species’ responses to environmental factors define attractors of community structure, stochasticity, particularly during early assembly, can redirect ecological trajectories. However, quantifying such roles of stochasticity in community assembly has remained challenging. We tracked community assembly in two multi-replicated experimental systems, each with four levels of founding community size, analysing > 3000 samples across four time points. Stronger initial stochasticity led to greater divergence of both population- and community-level consequences. Strikingly, conspicuous differentiation into alternative trajectories of community assembly occurred when the absolute number of founding prokaryotic cells was less than the order of 104. Thus, quantitative differences in stochasticity produced qualitative differences in community fate. These results demonstrate that early stochastic events can have enduring impacts on ecological dynamics. Deeper quantitative insights into stochasticity will reorganise our views on biological invasions, agroecosystem microbiome management, and therapeutics of human-associated microbiomes.

生物環境工学
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