Virus

 

いま世界に拡がるウイルスは、

リアルタイムで追跡できるほど進化が速い。

ウイルスはいわゆる生物ではないが、

私たちヒトを含む生物と共進化する存在だ。

世界的な分子系統学者である著者が、

躍動感みなぎる“進化の舞台”へ読者を誘う。



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31話

エピローグ

文と写真 長谷川政美

昨年10月から始まり半年以上にわたったこの連載も、今回でひとまず終えることにする。
連載開始直後から日本ではコロナ禍と呼ばれるCOVID-19の第3波が始まり、いったん収まりかけた波が現在は第4波として再び勢いを盛り返している。感染力を増したいくつかの変異株が世界各地で生まれ、それらが従来の株に取って代わる勢いで増えている。われわれは、この1年以上にわたってウイルス進化の現場を目撃してきたことになる。どのような変異のせいで感染力が増したのかについても、われわれの知識は次第に蓄積してきた(1)。
第2話で紹介したように、太陽のコロナになぞらえられるコロナウイルスのスパイクたんぱく質に変異が起こると、標的となる細胞の表面にあるアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)という受容体と結合しやすくなったりする。そのような変異によって感染力が強まったり、感染できる細胞の種類が変化して病気の症状が変わったりする。幸い日本でもようやくワクチン接種が始まったが、接種が行き渡る前に更なる感染爆発が起こる可能性もある。
この連載で繰り返し述べてきたように、ウイルスは宿主なしでは生きられないので、宿主を殺してしまうようなあまりにも強毒性のウイルスは繁栄を続けることはできないという考えがある。
COVID-19の病原ウイルスSARS-CoV-2は、その名前からも分かるように2003年に中国広東省から世界に拡がった、重症急性呼吸器症候群SARSの病原ウイルスSARS-CoVに近縁なウイルスである。この2種類のウイルスは野生のキクガシラコウモリを自然宿主としていたものがヒトに感染するようになったものと考えられる(第6話)。SARSのほうは、発生してから1年ほどで消えてしまったが、COVID-19は最初の感染者が出て1年半経ってもいまだに世界中で猛威をふるっている。
最初のSARS-CoVは致死率が高すぎたとともに、ほかのひとに感染させるほどのウイルス量が放出されるよりも前に症状が現れるということがあった。そのため、症状が出て入院した病院のスタッフへの感染は多かったが、一般社会への広がりはそれほどにならずに済んだ。
ところが18年後に出現したSARS-CoV-2のほうは、感染者に症状が出る前にウイルスが大量に放出される上に、ほかのひとに感染させておきながら無症状のままで終わるひともいるという具合に、感染の仕方が全く変わってしまったのである(2)。
ジャーナリストのデビット・クアメンは2012年に初版を出版した本の中で、次の大惨事はSARSとは逆に症状が現れる前の感染力が強いパターンになるだろうと警告していた(3)。COVID-19ではSARS-CoVに近縁なウイルスがまさにそれを実現させてしまったのだ。
SARS-CoV-2はいずれ弱毒化して、現在の風邪ウイルスのようになるだろうという予想がある。ウイルスが繁栄するために重要なことは、自身を効率よく複製し、防御機構をかいくぐって新たな宿主に感染することだから、病原性の強いことはウイルスの繁栄にとって有利ではないと普通は考えられる。従って長い時間スケールでみれば弱毒化することが期待されるが、実際にはヒトにとって都合のよい方向に事が運ぶとは限らない。
病原性の強さと感染力は、宿主の側の対処の仕方とも複雑に絡み合いながら進化的に安定した状況を目指すが、それが必ずしも弱毒化とは限らないのだ(4)。残念ながら進化的に安定した状況が必ずしも調和のとれた世界になるとは限らないということである。ウイルスが繁栄を続ける上で重要なことは、宿主に対して致死的な打撃を与えるかどうかではなく、宿主を死なせる前にいかにして次の宿主に乗り移るかということなのだ。
もともとコウモリに適応していたウイルスがヒトに感染できるようになった当初は、まだ新しい宿主には完全には適応していなかったはずである。ウイルスにとって、ヒトは宿主としては理想的な環境を提供するものではなかったであろう。それが多くのヒトに感染して拡がるうちに、膨大な数の突然変異とそれに対して働く自然選択を経てヒトに適応した共生体(ここで共生体とは宿主と共に生きるものという意味)になっていく。
SARS-CoV-2がヒトに感染するようになってから新しい宿主に適応してきた様子はそのゲノム配列の変化からもうかがえる(5)。しかし、その適応した状態が必ずしも宿主にとって平和的なものとは限らない。第10話で紹介したように、20世紀の後半に根絶したとされている天然痘ウイルスは、それまでにも時おり弱毒性の系統を生みだすことはあったものの、少なくとも1700年以上にわたって強毒性の系統が主流であり続けたのだ。
確実に弱毒化の方向に向かわせるためには、感染がある程度以下に抑えられた状態が続くことが必要であろう。集団中の感染者の割合が少なければ、感染力を保持したまま弱毒化するしか、ウイルスが生き残る道はないからである。ワクチンや感染対策が有効に機能して、SARS-CoV-2もそのような道をたどることを願わずにはいられない。
しかし、爆発的な感染が続いている状況では、さまざまな変異が必然的に生まれる。変異ウイルスの出現率は、感染するウイルスの数、つまり大雑把には感染者数に比例する。その中には弱毒化した変異も含まれるだろうが、ウイルスの立場に立てば、感染拡大が続く状況では弱毒化のメリットはあまりないだろう。 感染が低く抑えられていれば、強毒化したウイルスは次の宿主に感染する前に宿主を殺してしまうので遺伝子を次世代につなぐことができない。
ただ、感染が拡がっている状況では、宿主を殺してしまうほどの強毒性でも、ある確率で次の宿主に感染できるので、そのような変異体が主流になってしまう可能性があるのだ。このような状況では、ほんのわずかでも感染力を増した変異株は、従来株に代わって主流の座につき、そのわずかな違いが感染爆発を引き起こすかもしれない。多くのヒトに感染すればするほど、ウイルスがさらにヒトに適応するような進化のチャンスが増える。なにしろSARS-CoV-2は、2021年10月現在までに世界中でおよそ1億6千万の人々に感染したので、当然のこととしてさまざまな変異株が生まれたのだ。
第18話で紹介した第一次世界大戦中に感染が拡がったスペイン風邪と呼ばれたインフルエンザでは、第一波から第二波に転じた際にこのようなことで強毒化が起った可能性があるという(6)。1918年にアメリカ合衆国が大戦に参戦し、多くの兵士が船で大西洋を渡った。船内はすし詰めで、ヨーロッパの前線では兵舎や塹壕で兵士の密集が生まれた。このような大規模な人の移動と密集が感染の拡大とともに、高い致死率の変異ウイルスを生み出した可能性があるのだ。
COVID-19がいずれ終息しても、グローバル化した現代社会において、今までのような環境破壊が続けば、いずれ新たな感染症が出現することは必然であろう。近年の新興感染症の相次ぐ出現は、野生動物の生息域に多くのヒトや家畜が入り込んで住むようになったために起ったものである。森林の伐採が森の中で野生動物の間を巡回していたウイルスを人間社会に導き入れている側面もある。ヒトによる環境破壊が野生動物の中に潜んでいたウイルスを解き放ったのだ。以前であれば野生動物からヒトに感染するような感染症が出現しても、その地域だけの風土病に留まっていたものが、交通手段の発達により一気に世界的なパンデミックになる。
第9話で論じたように、地球が支え得る人口はもはや限界に近づきつつある。私が生まれた1944年の世界の人口はおよそ24億人だったが、2020年にはその3倍以上の78億人に達した。それに伴ってヒトの活動が環境を破壊し、多くの生物種を絶滅に追いやっている。生物多様性が保たれてたくさんの種が相互に関連し合いながら複雑な生態系を作り上げているところにくらべて、在来の種が失われて単純な生態系になってしまったところでは、野生動物からヒトへの感染症の転移が起こりやすいのだ(7)。このような状況で、際限なく経済成長を続けないと成り立たないような現在の社会の仕組みを根本的に変えない限り、新たな感染症の出現は防げないだろう。
14世紀ヨーロッパで黒死病といわれて恐れられたペスト大流行では、ヨーロッパの人口の60%が死亡したといわれている。人口の急減から多くの農村が無人になり、その結果として年貢を納めていた農民が逆に賃金をもらって農耕することが一般的になり、ヨーロッパの中世社会が崩壊して資本主義社会が出現する原動力になったといわれている。ペストだけが原因で社会体制の変革が起こったわけではないが、ペストが大きなインパクトを与えたことは確かである。COVID-19 も今後さまざまなかたちでわれわれの社会を変えていくことであろう。
COVID-19が最初に流行した中国の政府は、アメリカやヨーロッパ諸国にくらべて感染拡大をうまく抑え込んだと胸を張っている。アメリカやヨーロッパなどのいわゆる「民主的」な国々における感染抑え込みの失敗との違いが際立ったことは確かである。日本における最近の状況も、政治の失敗と言わざるを得ない。しかし、中国が採ったような強権的な管理による抑え込みが、今後現れる新たな感染症に対してもはたして有効であろうか。
中国における強権的な管理は社会に大きなひずみを生んだとともに(8)、そのような手法が新たな感染症に対しても有効かどうかにも疑問がある。次の感染症がどのようなものになるか正確には予想できないのだから、具体的に問題が起きたときにすばやく柔軟な対応ができることが何よりも重要である。
そのためには、トップダウンの硬直したやり方ではなく、ボトムアップで常に実態を正確に把握しながら対処方針を決めていくことが必要であろう。強権的な手法では失敗は許されないが、未知の感染症に対処する際には失敗はつきものであることを認めなくてはならない。
重要なことは、失敗した際には失敗を認めてすぐに方針転換できる柔軟性である。硬直した体制の武漢での感染拡大初期における情報の隠蔽が世界的なパンデミックのきっかけになったことは、否定できない。
第8話で、1994年にオーストラリアでウマからヒトに感染して致死的な症状を引き起こしたヘンドラウイルス感染症のウイルスを紹介した。このウイルスの自然宿主はウマではなくオオコウモリだった。その当時野生のオオコウモリのヘンドラウイルスに対する抗体を調べたところ、およそ半数の個体が抗体陽性だったという。ところが、コウモリの保護活動に参加していて日頃コウモリと接する機会の多い活動家たちには抗体が全く見られなかった。つまり、ヘンドラウイルスに感染しているコウモリの世話をして噛みつかれたり、引っかかれたり、唾液や血液に触れたりしていても、ウイルスは感染しなかったのだ。
オーストラリアにウマが持ち込まれたのは1788年以降のことであるが、この新参者の動物が中間宿主となり、ウイルスを増幅させたことによってヒトにも感染するようになったと考えられる。そのため、この場合のウマは「増幅宿主(Amplifier)」とも呼ばれる(3)。たぶんコウモリの出すウイルス量ではヒトに感染するには不十分だが、新たにオーストラリアにやってきたウマがウイルスを増幅させる能力をたまたまもっていたということであろう。それがさらにオオコウモリ生息地の環境破壊と重なって、ヒトに対しても脅威となる感染症の出現を招いたものと思われる。
今回の連載では、ウイルスの病原体としての側面だけではなく、宿主にとって欠かせない存在としての側面も取り上げ、それらを生物進化の枠組みの中で議論した。その中には、第24話で紹介したように、哺乳類で胎盤が進化した際にウイルス由来の遺伝子が重要な役割を果たしたということをはじめさまざまなことがあったが、取り上げた話題のほとんどは21世紀に入ってからの研究成果であった。
私は現役の研究者から退いて久しいが、この歳になって思い出されるのは、20世紀の進化の総合説を打ち立てるのに貢献したエルンスト・マイヤー(図31-1)が2004年に100歳になってScience誌に書いた回想論文である(9)。彼は自らが建設に関わった進化の総合説の黄金時代を生きてきたことに満足した気持ちを表明する一方で、最後に進化生物学のこれからの発展を自分は見届けることができないだろうという寂しい気持ちの表明で文章を終えている。この翌年に彼は亡くなった。


図31-1 エルンスト・マイヤー(1904~2005年)。1987年、カリフォルニア大学バークレー校にて。
第22話で紹介したように、古細菌が真正細菌よりも系統的には真核生物に近縁であるという新しい知見を受けて、カール・ウースが1990年に古細菌Archaebacteriaを細菌ではないとして「アーケア(Archaea)」と呼ぶことを提案した。このとき、マイヤーはこれに強硬に反対した(10)。しかしそれ以外、彼は微生物学にはほとんど関与しなかった。彼の進化学は、目で見える生物だけをもとに構築されていたのだ。ところが彼の死後、進化生物学は全く新しい局面を迎えている。
われわれのからだには自分自身の細胞数を上回る数の微生物が棲みついていて、われわれはこれら共生微生物によって生かされているという新たな認識が生まれている。この共生微生物にウイルスも含まれることも確かであり、このような認識の上に立った新しい進化生物学が生まれつつあるのだ(11)。
私自身今後何年間になるかは分からないが、マイヤーが見届けることのできなかった、進化生物学の新しい展開を見ていくことを楽しみにしている。このような共生微生物とわれわれの関わりを、進化学的に深く理解することは、今後出現する新興感染症に対処するためにも大切なことであろう。
図31-1は、1987年に私がカリフォルニア大学のバークレー校に共同研究者だったアラン・ウイルソンを訪ねたときに、マイヤーがたまたまそこで講演していたので、聴講した際のものである。講演の内容は、彼自身の種分化の理論であった。
講演後、若い研究者が彼に対して厳しい批判的な質問を浴びせていたが、マイヤーは力強い口調で反論していたのが印象的であった。またアメリカの若い研究者と偉大な老科学者が対等の立場で議論している姿も印象的だった。そのときの彼は83歳であった。



【引用文献】
1. Pinto, O.M.C. (2021) SARS-CoV-2 mutations; structure and implications. Literature review.
https://www.academia.edu/s/ee9f257340?source=link
2. Rothe, C. (2020) Transmission of 2019-nCoV infection from an asymptomatic contact in Germany. N. Engl. J. Med. DOI: 10.1056/NEJMc2001468.
3. デビッド・クアメン(2021)『スピルオーバー:ウイルスはなぜ動物からヒトに飛び移るのか』甘糟智子訳、明石書店.
4. Anderson, R.M., May, R.M. (1982) Coevolution of hosts and parasites. Parasitology 85, 411-426.
5. Iwasaki, Y., Abe, T., Ikemura, T. (2021) Human cell-dependent, directional, timedependent changes in the mono- and oligonucleotide compositions of SARS-CoV-2 genomes. BMC Microbiol. 21, 89.
6. 山本太郎(2020)『疫病と人類』朝日新聞出版.
7. Ostfeld, R.S. (2011) “Lyme Disease - The Ecology of a Complex System” Oxford Univ. Press.
8. 方方(2020)『武漢日記 - 封鎖下60日の魂の記録』(飯塚容・渡辺新一訳)河出書房新社.
9. Mayr, E. (2004) 80 years of watching the evolutionary scenery. Science 305, 46-47.
10. Mayr, E. (1991) More natural classification. Nature 353, 122.
11. 長谷川政美(2020)『共生微生物からみた新しい進化学』海鳴社.



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長谷川政美監修・畠山泰英(科学バー)編集世界でいちばん素敵な進化の教室 (三才ブックス)。 本書は美しい写真とQ&A形式の簡潔な文章で、38億年におよぶヒトを含む生き物の進化を解説した超入門ビュアルブックです。子供から大人まで気軽に楽しんでいただけます。




【バックナンバー】
第1話 微生物で満ちあふれているヒト
第2話 新型コロナウイルス感染症を追う
第3話 COVID-19とネアンデルタール人の遺伝子
第4話 SARS-CoV-2の起源
第5話 SARS-CoV-2の今後
第6話 ヒト・コロナウイルスの進化
第7話 コロナウイルス科の進化
第8話 動物からはじまったウイルス感染症
第9話 ヒトと感染症の歴史
第10話 古代DNA解析とミイラの天然痘ウイルス
第11話 モルビリウイルス
第12話 種の壁を超えたモルビリウイルスの感染
第13話 コウモリ由来のウイルス感染症
第14話 なぜコウモリを宿主とするウイルスが多いのか
第15話 微生物叢が作るわが内なる小宇宙
第16話 宿主の行動を操るウイルス
第17話 アルボウイルスの正体
第18話 インフルエンザウイルスの進化
第19話 マイナス鎖RNAウイルスの進化
第20話 ウイルスとは何か
第21話 生命の樹と巨大ウイルス
第22話 古い起源をもつウイルス
第23話 私たちのゲノムに潜むウイルス
第24話 動物進化に寄与したウイルス
第25話 内在性ボルナウイルス様配列
第26話 内在性ウイルス
第27話 泡沫状ウイルスと宿主哺乳類の共進化
第28話 ウイルスの突然変異率
第29話 ウイルスの起源
第30話 構造が単純なRNAウイルス