2020年Nikonスモールワールド
フォトマイクログラフィー コンペティション受賞者
020年Nikonスモールワールド・フォトマイクログラフィーコンペティションの優勝者であるヴァシリス・コッコリス博士にインタビューする機会を得られたことを光栄に思います。コッコーリス博士は、アーバスキュラー菌根菌（AM）の専門家です。6億年以上前から地球上に存在し、強くて適応性のある生存能力を持つこれらの菌類の秘密を解き明かす過程で、コッコリス博士は見事な画像を撮影することができました。彼の受賞した多核体のAM真菌の胞子と菌糸の画像は、様々な焦点面から100枚以上の画像を合成した結果です。これらの鮮明で詳細な画像からは、真菌の胞子と菌糸内の核の非常に複雑な組織と構造を見ることができます。コッコリス博士が提供してくれた画像と詳しい解説を通して、コッコリス博士の研究をご紹介します。
Q: この度は、2020年Nikonスモールワールドフォトマイクログラフィーコンペティションでの受賞おめでとうございます。受賞画像と使用した技術を教えてください。
A: ありがとうございます。2020年Nikonスモールワールドフォトマイクログラフィーコンペティションの上位入賞者の一人となり、菌類の美しさを世界に伝えられることを大変光栄に思います。優勝画像の他にも、同じ手法で撮影したお気に入りの画像をいくつかご紹介したいと思います（画像1～3）。受賞画像を含む全ての画像は、アーバスキュラー菌根菌（AM）として知られる土壌菌のグループの菌糸と胞子を示しています。画像は共焦点顕微鏡を用いて作成されました。共焦点顕微鏡は、細胞の特定の特徴を明らかにするために蛍光光学を使用しています。私の画像の場合、共焦点顕微鏡を使用して、AM菌の胞子と菌糸の形態と核の数を調べました。一つ一つのカラフルな輝点が一つの核を示しています。各画像は、異なる焦点の度合いで撮影された数百枚の画像をまとめたものです。これにより、例えば、青い色は観る者の近くにあり、赤い色は遠くにあるというように、画像に色分けをすることができます。このいわゆる「疑似カラーリング」は、奥行き効果を生み出し、データ抽出のためのより良い画像分析を可能にしますが、信じられないほどの芸術的な効果ももたらします。
Q: マイクロフォトグラフィーの制作に興味を持ったことに関連して、あなたの経歴や専門知識を教えてください。
A: 私の顕微鏡への情熱は、12歳の時に両親からおもちゃの顕微鏡をプレゼントされたことから始まりました。おもちゃだったかもしれませんが、標本を最大40倍に拡大することができました。私は植物、昆虫、岩など、文字通り、顕微鏡で調べるために見つけたものは何でも集めていました。その後、生物学の研究室を利用できるようになった最初の日（学生の頃）から、研究に必要でない場合でも顕微鏡を使うようにしていました。人間の目には見えない世界を探検できるという事実に興奮し、今でも興奮しています。
何時間もかけて標本を見たり、見たものを紙にスケッチしたりしていました。長年にわたり、私は多くの化合物や解剖用スコープを使用してきましたが、最近では、オタワ大学やカナダの農業/農業食品カナダ・オタワ研究開発センターでのポスドクの研究員として、共焦点、走査型電子顕微鏡（SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）などの先進的な顕微鏡装置にアクセスすることができました。これらの技術で作成された画像を見た瞬間、私は、科学コミュニティや一般の人々とAM菌の美しさを共有しなければならないと思いました。
Q: なぜ菌類の研究、特にアーバスキュラー菌根菌（AM）の研究に惹かれるのですか？また、研究にはどのような方法、具体的には次世代DNA配列を用いていますか？
A: 小さな子供の頃に最初のキノコを発見して魅了されてから現在に至るまで、私は真菌がどのように働き、他の複数の生物と相互作用するのかを理解しようとしてきました。菌類の王国は、計り知れないインスピレーションの源となっています。
菌類といえば、キノコや腐った食べ物、真菌感染症などを思い浮かべるのが普通ですが、私たちの世界に対する真菌の貢献は想像を超えています。菌類は私たちの世界を形成しており、いたるところに存在しています。菌類は分解者であり、栄養分の循環を担っています。彼らは、有機物や消化しにくい物質、例えば木材やセルロースなどを分解し、栄養素をシンプルな形で環境に戻し、他の生物が利用できるようにします。
また、菌類は医療にとっても非常に重要な存在です。彼らは細菌を攻撃する抗生物質を自然に産生します。中でも有名なペニシリンは、人類の歴史の中で重要な役割を果たしてきましたし、今でも重要な役割を果たしています。医学を超えて、真菌は食品産業においても重要な役割を果たしています。チーズ・パン・ビール・ワイン、及びより多くの製品は真菌発酵の結果です。菌類のもう一つの重要な利用法は、私の研究が焦点となっている農業分野です。動物の病原体である真菌は、害虫駆除剤として使用することができます。例えば、農業環境に脅威をもたらす特定の昆虫を攻撃することができます。しかし、「アーバスキュラー菌根（AM）菌類」と呼ばれる特定の菌類群があり、これは土地の植物の大部分と関連付けることができ、持続可能な農業の鍵を握っているかもしれません。あなたが言うように、真菌の研究は、偉大な方法で人類に貢献する無限の可能性を秘めており、非常に素晴らしいものです。
私は、AM菌を研究するために複数の方法を採用しています。あるものは、真菌の性質の可視化や定量化を手助けするためのものであり、また或るものは、真菌が持つ遺伝的な秘密を解き明かすためのものです。私は、真菌研究に使用されることを前提としていない、型にはまらないツールを探求するのが好きで、この分野に導入することで貴重な情報を提供してくれる可能性があります。
例えば、最近の研究（Kokkoris et al., 2019a）では、私はニューロンマッピングツールを使用して、AM真菌の糸状菌の増殖を定量化しました（画像4）。そして、別の研究（Kokkoris & Hart, 2019a）では、私は根の形態を調べるツールを使用して、根の中のAM菌の存在を定量化しました。
最近、私は高度な顕微鏡（共焦点顕微鏡と走査型電子顕微鏡）を使用して、AM真菌の核のダイナミクスだけでなく、その胞子の体系を調べました（Kokkoris et al., 2020）。ご覧のように、AM菌は信じられないほどユニークな原子核の動力を持っています。菌糸ネットワーク全体が単一の細胞（共球菌糸体と呼ばれるもの）であり、そこでは全てがつながっており、何千、何千もの核が交通量の多い高速道路を走る車のように双方向に移動しています。同様に、共焦点画像を見ればわかるように、胞子の一つ一つに数百個の核が蓄積されています。胞子の核の数は、他の真菌とは比較にならないほど多い。
もし、AM真菌の核のダイナミクスについてもっと知りたいと思っている人がいれば、私たちが最近発表した報告書を見てみてください。(Kokkoris et al., 2020).
私が現在取り組んでいるプロジェクトでは、次世代DNA配列を用いて単一核から遺伝情報を抽出することを目指しています。このような技術を使えば、各生物の完全な遺伝コードを知ることができます。このコードにアクセスできるようになれば、これらの菌類の進化と機能について深く洞察できるようになり、菌類が植物とどのように相互作用し、どのような条件で共生効果を向上できるかを、よりよく理解することができるようになります。
Ｑ：先生の研究では、菌類の個体数が減少しているとか、そういった現象に警鐘を鳴らすような菌類の行動現象はないのでしょうか？
A: 真菌は非常に回復力が強く、生存能力が高く、非常に効率的な分散能力を持っているように見えます。しかし、まだ多くの種が発見され、記述されるのを待っています。推定では、地球上には300万種以上の真菌が存在すると言われていますが、現在までに記述されている真菌は20万種に満たないと言われています。そのため、特に人為的な活動によって絶滅の危機に瀕している種の数を推定することは困難です。
AM菌については、農地の耕起、施肥、殺菌剤などの土壌撹乱により、在来種の個体数が減少する可能性があることがわかっています。そこで、AM真菌を含む市販の予防接種剤の出番です。これらの製品を添加して土壌中のAMを豊富に回復させることができますが、最近の慣行として、これは望ましくない結果を引き起こしていないことを確認するために、より多くの研究を必要としています。
例えば、私が博士号取得中に行った以前の研究では、実験室でこの菌類を大量生産するために使用した方法は、植物にとってあまり有益ではないことが示されています（Kokkoris et al., 2019a; Kokkoris & Hart, 2019a,b）。さらに、商業的なＡＭ菌の自然生態系への望ましくない広がり（いわゆる侵略）の場合 (Kokkoris et al., 2019b)、商業的ＡＭ菌は、野生植物上での局所的な野生のＡＭ菌ほど有益ではない可能性があります。(Kokkoris et al., 2019c)
Ｑ：植物共生体とは何か、生態系における意義を教えてください。
A: 少なくとも6億年前から存在していたAM菌の重要性が明らかになったのは、それほど昔のことではありません。AM菌はほとんどの陸上植物の根に生息しており、5億年前には植物が水から陸上に移るのを助けたと考えられています。真菌と植物の根組織の合成は、”菌根菌 “と呼ばれています。
ギリシャ語の語源を持ち、”μύκης “と “ρίζα “の組み合わせは、”真菌 “と “根 “に翻訳され、この独自な共存を表しています。この共生は非常に一般的で、どのような環境からでも根を掘り起こすことができますが、ほとんどの場合は菌根性です。生物学では、2つの異なる生物の間の緊密な相互作用を「共生」と呼びます。このように、菌根菌は共生であり、AM菌は植物の共生体と考えられています。我々は共生の話を聞くとき、私たちは通常、有益な相互作用を思い描きますが、常にそうではありません。共生には多くの種類があり、相互作用するパートナーのそれぞれが得られる利益や不利益に基づいて定義されています。
例えば、私の犬にくっついた小さなダニも共生を示しています。この場合、私の犬は血液を失い、多くの病気にかかる可能性があるので、利益はダニだけです。このような共生を「寄生」といいます。菌根菌の場合は、共生の結果、（菌にとっても植物にとっても）お互いに利益を得ることができ、これを「相互主義」といいます。菌根共生では、菌類は植物から炭素を得て、植物が得にくい栄養素（特にリンと窒素）で還元します。菌類の生態系への貢献は、2つのパートナー間の栄養関係の改善だけに留まらず、複数の環境ストレス（塩分濃度、重金属汚染など）からパートナーを守り、そうでなければ成長できない環境でも植物を成長させることができます。また、凝集体の安定性を高めることで物理的な土壌環境を変化させたり、病原菌から植物を保護したり、受粉者と植物の関係に影響を与えたりすることで、他の生物との相互作用にまで影響を与えます。
Q: あなたは古代ギリシャの教育学を信じていますね。この哲学があなたにとってどのような意味を持つのか、詳しく教えてください。また、正規の推論や結論もこの教育に含まれているのでしょうか？
A: 「教育学」という言葉の起源は古代ギリシャにあり、「若者を教育し、マナーを教え、指導する」という意味があります。しかし、何世紀にもわたってその意味は失われ、現在ではほとんどが「教える」という意味になっています。具体的には、「テストのために教える」という意味です。現代の教育システムの大部分は、効率的な短期記憶力、競争力のある行動、ストレスへの耐性など、非常に特定のスキルを優遇するように構築されていますが、これらは個人の真の能力を反映していない、限られた量のスキルに過ぎません。創造性はどうなるのか？道徳はどうなるのか？徳の発達はどうなるのか？— 教育システムの目的は、完全な人格形成の手助けをすることではないでしょうか？
教育は暗記力だけに挑戦するものではありません。知識の伝達だけではなく、人格形成のための好条件を作り出すべきです。私は、教育現場では「哲学的な教え方」を実践していく必要があると強く思っています。創造的思考や創造的想像力を促す環境づくりを目指す。—これは、可能であれば学習体験を個別化し、素直な情熱と熱意を示すことで、生徒を鼓舞し、やる気を起こさせ、学習と自己啓発を決してやめないことで実現できます。例えば、準備に多くの努力を必要とし、繰り返しの測定を必要とし、時間のかかる生物学的実験を生徒が行わなければならないとしましょう。それを退屈で役に立たない経験で終わらせ成績を上げる一人にしてしまうのではなく、一つ一つのステップから何を学ぶことができるのかを説明することができます。私は、生物学的な意味や細胞レベルで行われるかもしれない生物化学的なプロセスについて言及しているのではありません。私が言及しているのは、そのプロセスを通して成長できる美徳のことです。それは、使用されている生物への敬意や生命への敬意であったり、忍耐力の発達であったり、秩序の重要性であったり、繰り返しの価値と力であったり、清潔さの必要性であったり、時間への敬意であったり、協調性や社交性の発達であったり、多くのことが考えられます。
「頭がいい」と「社会的に頭がいい・共感できる」、あるいは「教養がある」と「倫理的」の間には、根本的な違いがあります。教育学と哲学的教育は、これらの違いを橋渡しし、個人を形成することにより社会に究極の奉仕を提供することを意味します。
Q: 研究や授業の他に、興味のある趣味があれば教えてください。
A: 心身ともに忙しくするのが好きです。新しい運動をしたり、新しい技術を身につけたり、本を読んで実際の世界や空想の世界を探検したりと、新しいことを学ぶのが好きです。何よりも音楽に情熱を持っています。最近は科学が忙しすぎてそうすることができませんでしたが、私は音楽を演奏したり、作曲したりするのが大好きです。私は今、この2つの大きな情熱を、健康的で創造的なレベルに向けてバランスをとろうとしているところです。近いうちに、科学とマイクロフォトグラフィーの画像以外にも、私の音楽を共有できるようになることを願っています。
Q: 今後の研究計画を教えてください。現在の研究に加えて、他にも研究してみたいテーマがあれば教えてください。
A: AM菌は私の将来の研究の中で常に重要な位置を占めています。これらの重要な共生体については、まだ多くの未解決の疑問が残っています。私は、菌根菌の他にも、真菌性エンドファイトと呼ばれる、植物と共生する真菌類の研究にも興味を持っています。この真菌類は、治療効果の高い化合物を産生しています。
参考文献：
Kokkoris V, Miles T, Hart MM. 2019a. The role of in vitro cultivation on asymbiotic trait variation in a single species of arbuscular mycorrhizal fungus. Fungal Biology 123: 307–317. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2019.01.005
Kokkoris V, Hart MM. 2019a. The role of in vitro cultivation on symbiotic trait and function variation in a single species of arbuscular mycorrhizal fungus. Fungal Biology 123: 732–744. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2019.06.009
Kokkoris V, Hart M. 2019b. In vitro Propagation of Arbuscular Mycorrhizal Fungi May Drive Fungal Evolution. Frontiers in Microbiology 10. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02420
Kokkoris V, Li Y, Hamel C, Hanson K, Hart M. 2019b. Site specificity in establishment of a commercial arbuscular mycorrhizal fungal inoculant. Science of The Total Environment 660: 1135–1143. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.100
Kokkoris V, Hamel C, Hart MM. 2019c. Mycorrhizal response in crop versus wild plants (R Aroca, Ed.). PLOS ONE 14: e0221037. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221037
Kokkoris V, Stefani F, Dalpé Y, Dettman J, Corradi N. 2020. Nuclear Dynamics in the Arbuscular Mycorrhizal Fungi A Fungus That Carries Thousands of Nuclei in One Cell. Trends in Plant Science 2020. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.05.002
コッコーリス博士の研究と関心分野について、率直で詳細な説明をしてくださったことに心から感謝します。
とても勉強になりました。今後、コッコリス博士の音楽と研究両方の話がお聞きできることを願っています。
コッコーリス博士のウェブサイト