著者プロフィール
長谷川政美（はせがわ　まさみ）
1944年生まれ。進化生物学者。統計数理研究所名誉教授。総合研究大学院大学名誉教授。理学博士（東京大学）。著書に『分子系統学』（岸野洋久氏との共著）『DNAに刻まれたヒトの歴史』（共に岩波書店）、『系統樹をさかのぼって見えてくる進化の歴史』（ベレ出版）、『世界でいちばん美しい進化の教室』（監修、三才ブックス）、『共生微生物からみた新しい進化学』（海鳴社）、『進化38億年の偶然と必然』（国書刊行会）など多数。1993年に日本科学読物賞、1999年に日本遺伝学会木原賞、2005年に日本進化学会賞・木村資生記念学術賞など受賞歴多数。全編監修を務める「系統樹マンダラ」シリーズ・ポスターの制作チームが2020年度日本進化学会・教育啓発賞を受賞。

 

ウイルスという存在

ーヒトの進化にどうかかわってきたのかー

第13話

コウモリ由来のウイルス感染症

文と写真　長谷川政美

これまでヒトのウイルス感染症の中には、コウモリに由来するウイルスによるものが多いことを見てきた。「SARS-CoV」「SARS-CoV-2」「MERS-CoV」「エボラウイルス」「ヘンドラウイルス」「ニパウイルス」などである。
狂犬病は「狂犬病ウイルス」によって引き起こされる。チスイコウモリなどから直接ヒトに感染することもあるが、たいていはイヌなど食肉類からの感染である。しかし、このウイルスに近縁な多くの「リッサウイルス」がコウモリを宿主としていることから、狂犬病ウイルスももともとはコウモリに由来すると考えられる(1,2)。
最近になって「風疹ウイルス」もコウモリを自然宿主とするウイルスから進化してきたことが明らかになった(3)。今回は、この研究を紹介するとともに、なぜコウモリを宿主とするウイルスが多いのかについて考えてみよう。

◎風疹ウイルスの起源

風疹（ふうしん）は「風疹ウイルス（rubella virus）」によって引き起こされる感染症である。このウイルスはプラス鎖の一本鎖RNAウイルスでマトナウイルス科（Matonaviridae）、ルビウイルス属（Rubivirus）に分類される。
風疹は18世紀のドイツの医師デ・ベルゲンが報告したことから、「ドイツ麻疹」と呼ばれたこともある。しかし「麻疹（はしか）ウイルス」はマイナス鎖の一本鎖RNAウイルスであり、風疹ウイルスとはまったく違うものである。
妊婦の風疹罹患が新生児の白内障や心臓形成不全など先天性障害の原因になる(4)。1970年代には安全で有効なワクチンが開発されたが、未だにワクチンが導入されない国があり、今でも世界中では毎年10万件ほどの風疹先天性症候群が発生しているという(3)。成人が感染しても30～50％は無症状なのでワクチン接種が徹底されないと流行を防ぐのは難しい。
風疹ウイルスはヒトにしか感染しないが、その祖先はやはりほかの動物を自然宿主としていたと考えられ、2020年になって候補となる自然宿主が見つかった(3)。それが、アフリカのキュクロプスカグラコウモリである（図13-1）。

アフリカ・ウガンダのキバレ国立公園内のキュクロプスカグラコウモリ20匹の口腔から綿棒で採取したサンプルを分析した結果、10匹のサンプルから「ルフグウイルス（ruhugu virus）」が検出された。この名前は、発見されたウガンダの地名「Ruteete」と食虫コウモリを意味する現地のトロ語「obuhuguhungu」からきている。これらのカグラコウモリはいずれも健康そうに見えたので、このウイルスの自然宿主と考えられる。
一方、ドイツの動物園で急性の神経系疾患で死んだロバ、カピバラ、キノボリカンガルーの脳組織からは「ルスツレラウイルス（rustrela virus）」が検出された。このウイルス名は、風疹ウイルスを意味する「rubella virus」に似ていて、ドイツの「Strelasund」で発見されたことからきている。その動物園の周辺に棲息する野生のキクビアカネズミ（図13-2）16匹の脳組織を調べてみると、そのうちの8匹から同じウイルスが検出された。

これらのアカネズミはいずれも健康そうに見えた。キクビアカネズミがルスツレラウイルスの自然宿主と考えられるが、このアカネズミはヒトの病気を引き起こすさまざまなウイルスの宿主であることが知られている。その中には、「ダニ媒介性脳炎ウイルス」、ヒトに対して腎症候群をともなうハンタウイルス出血熱の原因になる「ドブラバウイルス（Dobrava virus）」、ジョージアの牛飼いの皮膚病の原因になった「アクメタウイルス（Akhmeta virus）」、「E型肝炎ウイルス」などさまざまなものが含まれる。
これら野生動物を宿主とするルフグウイルスとルスツレラウイルスのゲノムの遺伝子構成を見ると風疹ウイルスと一致する。これらのウイルスのゲノム配列データをもとに系統樹を描くと、図13-3のようになる。

キュクロプスカグラコウモリに寄生するルフグウイルスがヒト風疹ウイルスに近縁であり、キクビアカネズミに寄生するルスツレラウイルスは少し遠い関係にあることが明らかになった。またウイルスが感染する際に受容体との結合や細胞への侵入に重要な働きをするE1たんぱく質の構造解析から、ルフグウイルスと風疹ウイルスが同様の機能をもつと予測された。風疹ウイルスはカグラコウモリのルフグウイルスに近縁な祖先からヒトに感染するように進化したのだ。

◎コウモリの独自性

コウモリ由来のウイルスによる感染症が多いということから、コウモリは特別な動物なのだろうかという疑問がわく。この問題を考える前提として、コウモリの生物学をしばらくおさらいしてみよう。
コウモリは哺乳類の中で唯一自分の力で空を飛ぶことができる動物である。コウモリは翼手目という独自の目を構成するが、翼手目は哺乳類の中ではげっ歯目に次いで種類の多いグループである。種類が多いということは、それだけ繁栄していると見ることができる。コウモリには飛翔力のほかにもさまざまな特徴がある。そのうちの一つに、からだが小さい割に寿命が長いということがある。
「AnAge」というあらゆる動物の体重、寿命、代謝率などを集めたデータベースがある。そのデータを使って翼手目とそのほかの哺乳類について、体重の対数と最大寿命の対数の間の関係を見ると図13-4aのようになる。

一般にからだの小さな動物は大きな動物にくらべて寿命が短いといわれているが、確かにコウモリは全般的に体が小さく、寿命が長いことが分かる。しかも同じくらいの大きさのほかの哺乳類にくらべて長寿である。インドオオコウモリくらいの大きさ（体重1キログラム）の動物の中では必ずしもコウモリの寿命が飛びぬけて長いということはないが、ブラントホオヒゲコウモリ（体重7グラム）クラスの小コウモリでは同じ体重の陸上哺乳類にくらべて寿命が圧倒的に長いのだ。動物の生き方はさまざまなので、体重だけで寿命が決まるわけではないが、この図のほかの哺乳類では体重と寿命の間の相関関係がはっきり見える。しかし、翼手目の中での相関関係ははっきりしない。
図1-4bのコキクガシラコウモリの体重は4.5～9グラムだが、AnAgeにはこの種の最大寿命のデータはない。

しかしこれに近縁なヒメキクガシラコウモリ(Rhinolophus hipposideros)は、体重わずか4.6グラムなのに、最大寿命21.2年という記録がある。また日本のアブラコウモリに近縁なヨーロッパアブラコウモリ（Pipistrellus pipistrellus）では体重5グラム、最大寿命16年、ウサギコウモリ（Plecotus auritus）では体重7.8グラム、最大寿命30年、さらにウスリーホオヒゲコウモリ（図13-5）に近縁なブラントホオヒゲコウモリ（Myotis brandti）では体重7グラム、最大寿命41年という記録もある。翼手目における超長寿の系統は少なくとも4回独立に進化したという(12)。

大型のインドオオコウモリ（Pteropus giganteus）では体重1,175グラムに対して、最大寿命40年である。これらに対して小型の陸上哺乳類では、げっ歯目のコビトハツカネズミ（Mus minutoides）体重7.2グラム、最大寿命4.3年やカヤネズミ（Micromys minutus）体重6グラム、最大寿命3.8年、真無盲腸目（従来は食虫目と呼ばれた）のコビトジャコウネズミ（Suncus etruscus）体重2.1グラム、最大寿命3.2年などの記録がある。
体重10グラム以下のコウモリ以外の哺乳類の中では、有袋類のトガリプラニガーレ（Planigale tenuirostris）の体重5.3グラム、最大寿命5.2年が一番長い。コウモリは小型哺乳類の中ではずば抜けて長寿なのである。
コウモリはなぜ体重が小さい割に寿命が長いのだろうか。彼らが空を飛ぶことと関係がありそうである。図13-4bは、図13-4aに同じく空を飛ぶ鳥類のデータを付け加えたものである。確かに鳥類も同じくらいの体重のコウモリ以外の哺乳類にくらべると寿命が長いことが分かる。
この図でコウモリと鳥類をくらべると、体重が数十グラム以上でははっきりとした違いは見られないが、10グラム以下の小コウモリの寿命は同じ大きさの鳥にくらべてもはるかに長い。体重7グラムのブラントホオヒゲコウモリ（Myotis brandti）で最大寿命41年という記録があると述べたが、同じくらいの大きさのフトオハチドリ（図13-6）の寿命が14年だという(6)。

これでも同程度の大きさの陸上哺乳類にくらべるとはるかに長寿だが、コウモリには及ばない。コウモリが長寿な理由の一つに冬眠が関係していることは確かであるが(12)、冬眠しないコウモリでもほかの哺乳類よりもはるかに長寿である(7,8)。
一般に捕食圧が強い状況に置かれた動物種の最大寿命は、あまり捕食されないものにくらべて短くなる傾向がある。最大寿命の長い種は、そのことがゲノムに刻まれていると考えられるが、若いうちからどんどん捕食されてしまうような状況で進化した種では、長い寿命を支えるような遺伝的な形質は進化しないであろう。そのような状況では、遺伝的に長生きできるようになるよりも、短い一生の間になるべくたくさんの子供を残すようにしたほうが、一生の間に残す子供の数が増えるので適応度が高まるのだ。
逆に、コウモリや鳥類の寿命が長いのは、飛翔能力のおかげで捕食者からうまく逃れられるようになったということが大きいと考えられる。鳥類にくらべてコウモリ、特に小コウモリの寿命がさらに長いのは、小コウモリが夜間に活動するため、さらに捕食圧が弱まったためかもしれない。
次に、体重の対数と体重あたり基礎代謝率の対数の関係を見ると、図13-7のようになる。

動物の生き方には環境によってさまざまなものがあるにも関わらず、小さな動物ほど体重あたりの代謝率が高くなっている逆相関関係がよく分かる。このことは、体重あたりのからだの表面積が、小さな動物ほど広くなるので、体重あたりの代謝率が高くなるからだと説明される。このことを「スケーリング則」という(9,10)。しかし、この図では翼手目とほかの哺乳類との違いは見えない。
このようなスケーリング則を議論するのに、生涯代謝量（PTls; total metabolic energy per life span）(11: Atanasov2008)、つまり基礎代謝率と寿命の積、を使うと新たに見えてくるものがある。図13-8が体重の対数と生涯代謝量の対数の間の相関関係を示す。

翼手目とそのほかの哺乳類それぞれできれいな相関関係が見られるが、翼手目の回帰直線はほかの哺乳類の回帰直線よりも明らかに上になる。コウモリは同じ体重のほかの哺乳類にくらべて生涯代謝量が多いのである。
コウモリは寿命が長いこととも関連して同じ大きさのほかの哺乳類にくらべて生涯代謝量が多い。つまり一個体の一生の間の活動量が多いのだ。その長い一生を通じて、彼らは細胞内でさまざまなウイルスを増殖させている。
宿主の寿命が長いということは、安定した共生が可能ということであり、ウイルスにとって好都合である。しかも個体数が多く、彼らはたいてい大きな群れで生活しているために、ウイルスは容易に群れ全体に感染を広げられる。さらに翼手目は、哺乳類の中でげっ歯目に次いで種数が多く、およそ1,000種にも達する。
次回は、なぜこのようなコウモリが多様なウイルスを蓄えているのかについて、もう少し詳しく考えることにしよう。

つづく

【引用文献】
1. Badrane, H., Tordo, N. (2001) Host switching in Lyssavirus history from the Chiroptera to the Carnivora orders. J. Virol. 75, 8096-8104.
2. Banyard, A.C. et al. (2014) Lyssaviruses and bats: emergence and zoonotic threat. Viruses 6, 2974-2990.
3. Bennett, A.J. et al. (2020) Relatives of rubella virus in diverse mammals. Nature 586, 424-428.
4. 坂田真史、森嘉生（2014）風疹ウイルスの生活環．ウイルス 64, 137-146.
5. Kawai, K. (2009) Myotis gracilis Ognev, 1927. In “The Wild Mammals of Japan” (eds. Ohdachi, S.D. et al.), pp. 96-97. Shoukadoh.
6. Mandl, J.N. et al. (2018) Going to bat(s) for studies of disease tolerance. Front. Immunol. 9, 2112.
7. Wilkinson, G.S., South, J.M. (2002) Life history, ecology and longevity in bats. Aging Cell 1, 124-131.
8. Munshi-South, J., Wilkinson, G.S. (2010) Bats and birds: Exceptional longevity despite high metabolic rates. Ageing Res. Rev. 9, 12-19.
9. ダーシー・トムソン（1973）『生物のかたち』（柳田友道ら訳）、東京大学出版会．
10. ジョン・ホイットフィールド（2009）『生物たちは3/4が好き ― 多様な生物界を支配する単純な法則』（野中香方子訳）、化学同人．
11. Atanasov, A.T. (2008) The linear allometric relationship between total metabolic energy per life span and body mass of mammals. BioSystems 90, 224-233.
12. Wilkinson, G.S., Adams, D.M. (2019) Recurrent evolution of extreme longevity in bats. Biol. Lett. 15, 20180860.