カンガルーのおなら：メタンの少ない有袋類
研究者たちが、カンガルーの消化は牛や羊よりもはるかに少ないメタンしか放出しないことを発見し、カンガルーは科学界の有名人になりました。その理由は、腸内微生物、気候科学、そしていくつかの覆された俗説をめぐる魅力的な物語です。
アウトバックのメタンの謎
牛や羊と同じように、カンガルーも前胃発酵動物です。消化が先へ進む前に、硬く繊維質の多い植物を分解するため、微生物で満たされた大きな発酵室に頼っています。反芻動物ではこの発酵が大量のメタンを生み出し、それは強力な温室効果ガスとして、世界中の何十億頭もの家畜によってげっぷや放屁の形で排出されます。何十年もの間、科学者たちはカンガルーにある奇妙な点に気づいていました。似たような草食の食事をしているにもかかわらず、放出するメタンが驚くほど少なかったのです。この観察により、この地味な有袋類は思いがけず気候研究の象徴となりました。もしカンガルーがそれほど多くのメタンを出さずに植物を効率よく発酵できるなら、その消化の化学を理解することが農業由来の排出を減らす手がかりになるかもしれません。この謎は、カンガルーの腸内に正確に何が生息し、それが牛のものとどう違うのかを探る研究の波を巻き起こしました。
メタンを出さない前胃発酵動物
その秘密はカンガルーの前胃の微生物群集にあります。牛では、メタン生成菌と呼ばれる古細菌が発酵中に生じた水素を消費し、それをメタンに変換します。これに対してカンガルーは、スクシニビブリオ（Succinivibrio）などの細菌や他の酢酸生成菌が優勢な、異なるバランスの微生物を宿しています。これらの微生物は水素をメタンへと向かわせる代わりに、還元的酢酸生成と呼ばれる過程を好みます。これは水素と二酸化炭素を結びつけて酢酸を作る反応で、酢酸は動物がエネルギーとして吸収できる有用な脂肪酸です。その結果、多くのメタンを生み出すことなく水素を処理し、同じひと口の草からより多くの栄養を引き出す発酵システムが生まれます。この巧妙な微生物的代替経路は、カンガルーが乏しいオーストラリアの植生でも生き延びながら、比較的控えめなメタン排出にとどまる理由を説明する助けになります。
研究が実際に明らかにしたこと
初期の熱狂では、カンガルーはほとんどメタンを出さないのではないかとされましたが、慎重な測定はより微妙な実態を物語りました。よく引用される2015年の研究では、カンガルーを呼吸測定チャンバーに入れて、その排ガスを直接測定しました。動物たちは確かにメタンを出していました。ただし牛や羊に比べて、餌の量あたりのメタンははるかに少なかったのです。その排出量は馬のような非反芻草食動物とほぼ同程度で、しかも動物がより多く食べるほど、摂取量に対するメタン収率はむしろ低下しました。言い換えれば、カンガルーは魔法のようなメタンゼロの機械ではありませんが、本当に低排出なのです。この結果は初期の過熱を和らげる一方で、核心となる洞察を裏づけました。有袋類の消化は、反芻動物の腸にはできない形で、確かにメタンを抑え込んでいるのです。
カンガルーの腸内微生物は気候変動と戦えるか？
そそられる問いは、カンガルーの腸内細菌を家畜に移植して、人為的排出の大きな割合を占める農業由来のメタンを削減できるかどうかです。オーストラリアの研究チームを含む研究者たちは、カンガルーやワラビーから酢酸生成菌を分離し、それを牛のルーメンに定着させようと試みました。実際にはこれは難しいことがわかりました。牛にもともと存在する微生物の生態系が新参者に打ち勝つ傾向があり、メタン生成菌がすぐに勢力を取り戻してしまうのです。それでもカンガルーの生化学は、メタン生成菌を抑える海藻や3-NOPといった飼料添加物から、低排出の個体を選抜する育種まで、代替的な戦略に着想を与え続けています。牛に単純に「カンガルーの腸」を与えることは決してできないかもしれませんが、これらの有袋類を研究することで、水素をメタンから逸らす方法への理解が深まりました。これは食料生産をより持続可能にするうえでの重要な手立てです。
知っていましたか？
- カンガルーは牛と同じ前胃発酵動物ですが、その腸内の化学は水素の扱い方が大きく異なります。
- スクシニビブリオなどの細菌が、カンガルーが水素をメタンではなく酢酸に変えるのを助けています。
- 2015年の研究では、カンガルーもメタンを出すものの、その水準は牛よりも馬に近いことがわかりました。
- 科学者たちは排出削減のため、カンガルーの腸内微生物を牛に移そうと試みましたが、成功は限定的でした。
豆知識
オーストラリアは、低メタンの食肉を得るためにカンガルーをもっと飼育するという案を半ば本気で持ち出したことがあり、これにより有袋類の消化が国家の気候課題の中心に据えられました。
出典
- Vendl, C. et al., 'Decreasing methane yield with increasing food intake keeps daily methane emissions constant in two foregut fermenting marsupials', Journal of Experimental Biology, 2015
- Pope, P. B. et al., 'Isolation of Succinivibrionaceae implicated in low methane emissions from Tammar wallabies', Science, 2011