警告！これら3つのキノコは非常に有毒です

ネットユーザーが「このキノコは食べられるの？」と質問すると、コメント欄には必ず心優しい人がいて、「赤い傘、白い茎、これを食べたら一緒にベッドに横たわることになるよ」と「慎重に思いとどまらせる」のだ。でも、ご存知ですか？最も致命的なキノコは実は「赤い傘」ではなく、控えめな「白い傘」「灰色の傘」「黄色い傘」が最も多くの死者を出すキノコです。これらのキノコにはすべて共通点が 1 つあります。それは、アマトキシンが含まれていることです。

アマトキシンを含むキノコ。画像提供：中国科学院昆明植物研究所

アマトキシンはどれくらい危険ですか?

アマトキシンは高温、酸、アルカリ、塩に耐性があり、高温での蒸し焼きや炒め物などの一般的な調理方法ではその毒性を破壊することはできません。巷で噂されている高温消毒やニンニク消毒などは信憑性が極めて低いです。アマトキシン毒素の中で最も致命的なのはα-アマニチンであり、これは真核生物のRNAポリメラーゼIIの非常に効果的な阻害剤であり、mRNAの転写を阻害してタンパク質合成を阻害します。

この種の毒素を含むキノコを誤って食べると、毒素は消化管を通って肝臓に入り、すぐに肝細胞に吸収されます。アマトキシンの大半は尿中に排泄されますが、肝臓で吸収された毒素の一部は胆汁を介して腸に入り、腸肝循環を形成して肝臓での滞留時間を延長し、肝臓障害を悪化させます。この毒素によって引き起こされる損傷は回復不能です。患者が病気になると、肝臓移植によってのみ治療することができ、死亡率は極めて高くなります。

テングタケ目のうち、アマニタ属、ガレリナ属、レピオタ属のキノコにのみアマトキシンが含まれています。これら 3 種類のキノコは遠縁であり、栄養の種類が異なります。テングタケ属は外生菌根菌です。アガリクスは腐った木の上に生育し、木を分解することができ、生態系の循環において重要な役割を果たしています。アガリクス・シクロスポルスは土壌で生育します。

なぜこれら 3 つの全く異なるキノコが同じ毒素を生成できるのでしょうか?これらのキノコはどのようにして毒を生成する能力を獲得するのでしょうか?何年もの研究を経て、科学者たちはついにこれらの疑問に答えました。

水平遺伝子伝達は毒素につながる

異なる合成経路

アマトキシンは体内でどのように生成されるのでしょうか?この毒素の合成プロセスには、12 個を超える遺伝子の共同作業が必要ですが、現在知られている主要な遺伝子は、MSDIN、POPB、P450-29、FMO1 の 4 つです。 MSDIN 遺伝子は毒素を合成するための元となる物質です。 POPB、P450-29、FMO1 は MSDIN を処理できますが、その中でも P450-29 と FMO1 は毒素の活性を数千倍に増加させます。

研究では、テングタケ属、アガリクス属、コイタケ属の毒素合成経路は共通の起源を持つが、毒素生成能力は非常に異なることが判明した。テングタケ属には最も多くの毒素合成前駆遺伝子 MSDIN があり、約 100 個の遺伝子がさまざまなテングタケ属シクロペプチドを合成できます。

対照的に、Amanita argyi キノコには、単一の毒素 (α-アマニチン) をコードする MSDIN が 1 つだけ含まれています。 Agaricus cyclosporus は Amanita と Amanita phalloides の中間に位置し、約 4 ～ 6 種類の MSDIN を含んでいます。このため、テングタケは 3 種類の中で最も毒性が強いことになります。毒素合成能力はキノコによって異なりますが、3 種類のキノコすべてに最も致命的なアルファアマニチンが含まれています。

Amanita phalloides、Amanita argyi、Agaricus cynomorium からの MSDIN コアペプチド配列と既知の環状ペプチド。 3 つの属の既知の MSDIN のコアペプチドは灰色の網掛けで表示されます。 α-アマニチン前駆体ペプチドは赤いフォントでマークされています。同じ色の点は、種を超えて共有されるコアペプチドを表します。画像提供：中国科学院昆明植物研究所

これら4つの毒素合成遺伝子の進化を分析した結果、3種類のキノコにおけるアマトキシン生合成経路の分布は水平遺伝子伝播によって引き起こされたことが判明しました。垂直遺伝とは異なり、毒素合成遺伝子は親から親へと受け継がれるのではなく、ドナー種を通じて伝達されます。では、これら3つはどのように伝達されるのでしょうか?毒素を生成する能力を最初に持っていたのは誰でしょうか?系統発生学的および遺伝子学的分析の結果、3者間での感染の可能性は排除された。

3つのキノコ、1つの祖先

まず、テングタケの構造は3種類のキノコで異なります。テングタケとアガリクス・シクロスポルスの毒素遺伝子はより分散しており、これら2種類のキノコからの感染の可能性は低いです。もう一つの可能​​性としては、Amanita argitis から伝染したというものです。 Amanita argitis の毒素遺伝子は比較的コンパクトに分布しており、遺伝子クラスター構造を形成しているため、毒素生成経路の伝達が容易になっていますが、遺伝的距離分析も系統発生学もこの推測を支持していません。 3種類のキノコの毒素合成遺伝子間の遺伝的距離は比較的近い。

アマニチン生合成の全体的な構造。コンティグまたはスキャフォールドは、右側に合計サイズのブロックとして表されます (括弧内は、毒素遺伝子が配置されているコンティグまたはスキャフォールドが占めるゲノムの割合です)。 a: Amanita phalloides ゲノムにおける Amanita cyclotide 合成遺伝子の分布。 b: 非常に毒性の強いAgaricus cyclosporusゲノムにおけるAmanita cyclotide合成遺伝子の分布。 c: 非常に毒性の強いテングタケ属 Amanita aviculare のゲノムにおけるテングタケシクロチド合成遺伝子の分布。 MSDIN、POPB、P450-29、FMO1 はそれぞれ赤、緑、青、黒でマークされています。画像提供：中国科学院昆明植物研究所

まとめると、真実はただ一つ、これら3種のキノコには共通のキノコの祖先がいて、水平遺伝子伝播によって代謝経路全体がこれら3種のキノコに伝わり、3種のキノコの進化の過程で違いが生じ、毒性の強いAmanita phalloidesが毒キノコの王様になったということだ。

Amanita phalloides、Amanita argyi、Agaricus cyclosporus におけるシクロペプチド毒素を合成する遺伝子の分布と代謝経路の進化の模式図。画像提供：中国科学院昆明植物研究所

要するに、これらのキノコは非常に有毒です。一見、人や動物に無害に見えますが、毒性が発現すると、救助が間に合わなければ死に至るなど、甚大な被害を及ぼす可能性があります。したがって、野生のキノコを勝手に食べないことをお勧めします。結局のところ、市場にはまだまだ美味しいキノコの品種がたくさんあり、あなたの欲求を満たしてくれるはずです！

制作：中国科学普及協会

著者: Lv Li Yunjiao (中国科学院昆明植物研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

提出者: 中国科学院コンピュータ情報ネットワークセンター

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