セルラーゼを自分で合成できるキクイムシ

地球上の全バイオマス(生物の量)のうち、最大の割合を占めるのがリグノセルロース（lignocellulose）である。

リグノセルロースとは、植物の細胞壁の主成分である。



セルラーゼ（セルロースを分解する酵素）を持つ生物

セルロースを栄養源にするのはとても難しい。人間もセルロースを消化できない。

しかし、セルロースを多く含む木材を食べるシロアリは、おなかに住む共生細菌に分解させている。

理化学研究所が、過去にシロアリのセルラーゼについて研究していた。

詳しくはWikipediaの草食動物のページへ。



バッタは細菌がいないので、セルラーゼがなく、消化できないらしい。

オンブバッタ



ほとんどの昆虫は、共生細菌に頼ることで木材を分解している。




細菌に頼らないキクイムシ

キクイムシは海底に沈んだ木材を食べているダンゴムシの仲間。

キクイムシ



磯でぼろぼろに穴が開いた木材を拾って砕くと見つかる。

フナクイムシと同居している。



キクイムシは自分自身でセルラーゼを分泌しているらしい。

セルラーゼ酵素の遺伝子は、細菌から水平伝播によって取り込んだらしい。

キクイムシはセルラーゼを持っているおかげで、木材で生きていける。

腐食食者だった海産ダンゴムシがセルラーゼを獲得して木材食に特化することで、キクイムシへと進化したんだと思う。



（追記）

と思ったが、等脚類はミズムシからダンゴムシ、ワラジムシまでセルラーゼを持っているらしい。

Bredon, M., Herran, B., Lheraud, B., Bertaux, J., Grève, P., Moumen, B., & Bouchon, D. (2019). Lignocellulose degradation in isopods: new insights into the adaptation to terrestrial life. BMC genomics, 20(1), 462.



キクイムシの腸内

Molecular insight into lignocellulose digestion by a marine isopod in the absence of gut microbes (2010)

セルラーゼを出す細菌に頼らないため、キクイムシの腸内に細菌はほとんどいない。

木材をエサにするために多様な細菌や真菌を腸内に持つ、下等シロアリ、キクイムシ（昆虫）、クワガタなどの昆虫と対照的。



キクイムシの胃腸の中は木材が詰まっている。

胃を通過すると、Hepatopancrea と呼ばれる臓器から出るGH family タンパク質やhemocyaninなどの消化酵素と混ざり、腸内で分解される。

hepatopancrea と腸管の接合部には筋肉でできたフィルターがあり、腸管からhepatopancreaに食物が逆流しないようになっている。






植物バイオマスを分解し、糖に変え、燃料にしようという研究がある。

ただ、この手のセルラーゼを使ったバイオ燃料の研究は、かなり難しいと聞く。植物を分解する過程で多くのエネルギーが必要となり、それを上回るエネルギーを回収するのが厳しいらしい。いまだに経済的なセルロースエタノール製造技術は開発されていない。