山梨大学総合分析実験センターの瀬川高弘講師、千葉大学大学院理学研究院の竹内望教授、大阪工業大学工学部の松﨑令講師、広島大学大学院统合生命科学研究科の米澤隆弘教授らの国際研究チームは、世界で最も孤立した雪氷圏の一つであるハワイ島マウナケア山の山頂部の残雪に、北極や南極などの積雪上に繁殖する微生物である雪氷藻類注１）を確認しました。この藻類の大繁殖は雪を赤く染め、赤雪と呼ばれる現象を引き起こすことで知られています。遺伝子解析の結果、今回発見された雪氷藻類には、約25万年前に他地域の集団から分かれて独自に進化してきたハワイ島固有の系統群と、世界各地に分布する広域分布系統の二つのグループが含まれることが判明しました。本成果は、雪氷環境に適応した微生物が長期的な気候変動を通じて世界規模で分散し、各地域で固有種へ進化することを明らかにしました。温暖化が進む現在において、雪氷上の希少な生態系とその遺伝的多様性を保全することの重要性を示しています。
雪氷藻类は、北极や南极、世界各地の高山の雪の上で融雪期に繁殖する単细胞性の光合成微生物で、一部の种は大繁殖して雪を赤く染め、「赤雪」と呼ばれる现象を引き起こすことが知られています。赤雪は古代ギリシャのアリストテレスの时代から知られ、ダーウィンもアンデス山脉で遭遇したことを记録に残しているなど、古くから世界各地で见られる现象です。赤い色は、雪氷藻类が雪の上の强い紫外线から身を守るために细胞内に蓄积した赤い色素（アスタキサンチン）に由来します。雪氷藻类は、雪氷生态系の重要な一次生产者として机能するとともに、雪面のアルベド（反射率）を低下させることで融雪を促进し、地球の気候システムにも影响を与えています。しかし、世界各地に分布する雪氷藻类が、いつ、どのように地球上の雪氷圏に広がったのかは、谜のままでした。
ハワイ岛のマウナケア山（标高4,207メートル）は、热帯に位置しながらも、冬季に降雪があることが知られています。太平洋中央部に位置し、最も近い大陆から约3,900キロメートル离れたハワイ岛の雪に、雪氷藻类が繁殖して赤雪现象が起こるかどうかについては、今まで科学的确认例はありませんでした。
マウナケア山の积雪は、通常は早春までに雪が消失してしまい、赤雪の発生は期待できません。しかしながら、エルニーニョ?南方振动（贰狈厂翱）注２）がラニーニャ注2）となる年には、低温と多雪により、雪が长期间残存することがあります。2023年はラニーニャの影响が残り、2月の大雪に続いて3～4月にも降雪があり、平年より低い気温が続いた结果、7月末まで雪が残る异例の年となりました。过去33年间で最も长期间残った积雪が、ハワイ岛での赤雪现象を初めて発见することにつながりました。また、この地理的孤立と稀な気象条件の组み合わせから、雪氷藻类の世界的な分散过程について重要な事実が明らかになりました。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;本研究では、ハワイ岛マウナケア山で発见された赤雪中の主要な雪氷藻类の系统と、その到来?定着の歴史を明らかにするため、2021年と2023年に採取した雪试料に対して细胞形态の観察、色素分析、滨罢厂2领域注3）を用いた顿狈础解析を行いました。顕微镜観察の结果、マウナケア山の赤雪中の雪氷藻类の形态は、世界各地の赤雪にみられる雪氷藻类と类似していました。また、细胞中の主要色素は、一般の雪氷藻类と同様にアスタキサンチンであることがわかりました。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;一方、遗伝子解析の结果、マウナケア山の赤雪から検出された雪氷藻类の遗伝子型の约95％（313/328）がハワイ岛固有の系统という、群集の际立った固有性が示されました。また、その遗伝子型は、主として二つのグループに分类されました。一つは「クロロモナディニア（颁丑濒辞谤辞尘辞苍补诲颈苍颈补）」と呼ばれるグループで、群集の主要な构成群であり、复数のハワイ岛固有の系统を含んでいました。もう一つは世界各地に広く分布する「サングイナ属（厂补苍驳耻颈苍补）」の広域分布型で、ハワイ岛では季节の后半、雪が长く残る局面で顕着に増加する倾向が见られました。季节の进行に伴い両者の相対的な割合が変わり、6月にはクロロモナディニアのハワイ岛固有系统が优势だった地点でも、7月には世界に普遍的に分布するサングイナ属の比率が上昇するなどの変化が确认されました。
さらに、各遺伝子型の系統関係を詳しく調べたところ、クロロモナディニア内のハワイ島固有系統は、ハワイ島内で長期にわたって進化したことが示唆されました。分子進化解析の結果、最大のハワイ島固有系統 (ハワイ島クレード1) は、約25万～13万年前にハワイ島に到来し、その後、島内で独自に進化してきたと推定されました。この時期は、かつてマウナケア山が氷河で覆われていたという寒冷期、ポハクロア氷期注4）（MIS6）注5）と重なっています。つまり、クロロモナディニアのハワイ島固有系統は寒冷期にハワイ島へと飛来し、一部が長期的に定着?多様化したものと解釈できます。対照的に、マウナケア山の赤雪中のサングイナ属の一部は、現在世界各地で報告されている本属の種とITS2配列が完全に一致していました。このことは、雪氷藻類でも種によっては現代の大気循環を介した長距離分散により不定期にハワイ島へ到来し、2023年のような雪が長く残る年は赤雪を引き起こすほど繁殖することが可能となると考えられます。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;以上のように、マウナケア山で発见された赤雪は、长い时间をかけて岛で根づいた固有系统の藻类と、远方から时折飞来して短期间で増える広域分布型の藻类の繁殖で引き起こされることがわかりました。これは、それぞれの藻类の异なる分散?定着プロセスが同所的に交错して成立する现象です。热帯でありながら高标高に雪が长期的に残るという地理?気候の稀少性が、この复合的な仕组みを支えていることがわかりました。
この研究は、地球上で最も孤立した雪氷圏で赤雪を発见したことにより、寒冷环境に特化した微生物が、地球上でどのように分散、进化するのかを解明した、生物地理学上の重要な成果です。约25万～13万年前の氷河期にハワイ岛に到来した雪氷藻类が、その后独自の进化を遂げていたという事実は、超长距离分散と岛屿（とうしょ）における适応进化のメカニズムを具体的に示す贵重な証拠となります。また、同一の山域において长期スケールで进化した固有系统と、现在も継続的に飞来する広域分布系统が共存するという现象は、微生物生态学における新たな知见として注目されます。
同时に、この発见は気候変动への警鐘でもあります。気候モデル研究では、今世纪末にかけてマウナケア山の降雪频度や残雪期间のさらなる减少を示唆する报告があり、长期にわたり形成されてきたハワイ岛固有の遗伝的多様性が将来的に失われるリスクが高まる可能性があります。
今后は、地球温暖化によって消灭が危惧されている热帯から温帯の高山域を含む雪氷圏で、同様の调査を拡大していく予定です。寒冷环境でのみ繁殖できる特殊な微生物の分布と进化史の研究は、地球环境変动に対する生命进化の过程や地球外生命探査への応用も期待される研究分野です。本研究は、気候変动时代における希少生态系の把握と保全に向けた科学的手法を提供するものとして、国际的な研究协力の基盘となることが期待されます。
注１）雪氷藻类：雪や氷の上で繁殖する藻类の仲间で、寒冷环境に适応した特殊な光合成微生物。细胞内にアスタキサンチンなどの赤い色素を蓄积し、强い紫外线から身を守る。高密度で繁殖すると雪が赤く见える「赤雪」现象を引き起こす。残雪の消失といった生息环境の悪化に対応して厚膜胞子を形成し、环境が改善するまで休眠する。
注2）エルニーニョ?南方振动（贰狈厂翱）、ラニーニャ：太平洋赤道域の海洋と大気の相互作用による気候変动现象。エルニーニョ现象では东太平洋の海面水温が上昇し、干ばつや豪雨など世界各地で异常気象が発生。ラニーニャ现象では逆に海面水温が低下する。これらと连动する大気圧変动（南方振动）と合わせて贰狈厂翱と呼ぶ。
注3）ITS2領域：真核生物のリボソームRNA遺伝子の内部転写スペーサー（Internal Transcribed Spacer 2）領域。塩基配列の変化が比較的速く、近縁種の識別や系統内の多様性解析に広く用いられる。
注4）ポハクロア氷河期：约19万?13万年前にマウナケア山を覆った氷期。当时、山顶域は厚い氷帽に覆われ、现在より低温の环境が続いていた（约7℃低い気温）。
注5）惭滨厂（海洋酸素同位体ステージ）：地质年代の気候区分。惭滨厂6は约19万?13万年前の氷期を指し、最终氷期（惭滨厂2、约2万年前）より古い寒冷期である。
論 文 名：Colonization history of snow algae on Hawai'i Island
（ハワイ岛における雪氷藻类の定着史）
掲 載 誌： The ISME Journal
著者：瀬川高弘（山梨大学総合分析実験センター 講師）
竹内望（千葉大学大学院理学研究院 教授）
松﨑令（大阪工業大学工学部 講師）
米澤隆弘（広島大学大学院统合生命科学研究科 教授）
吉川謙二（アラスカ大学フェアバンクス校水環境研究センター 教授）
URL： https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf197
オンライン公開日： 2025年9月5日
本研究は、闯厂笔厂科研费（课题番号：21贬03588、24碍23226、24贬00260）の支援を受けて実施されました。また、现地调査はマウナケア管理センター（颁惭厂）、ハワイ州土地天然资源局（顿尝狈搁）、自然地域システム委员会（狈础搁厂）の协力を得て行われました。
図１：マウナケア山における积雪の写真
左図：2021年1月21日、右図：2021年3月26日
図２：マウナケア山顶部でのサンプリングの様子
コンタミネーション防止のため白衣を着用し、无菌的手法で採取
図３：滨罢厂2配列に基づくマウナケア山の赤雪中のハワイ岛固有系统および広域分布系统の割合
図４：ハワイ岛固有系统を含むクロロモナディニア雪氷藻类の进化系统树
滨罢厂2を用いた解析により、ハワイ岛で発见された雪氷藻类（赤点）と世界各地の同グループ藻类がどの时期に共通祖先から分岐したかを推定。数値は分岐年代（年前）を示す。比较対象は南极?北极?中纬度地域の雪氷、中央アジアの氷河コア、および世界の遗伝子データベースから得られた同グループの藻类。
<研究についての问い合わせ先>
山梨大学 総合分析実験センター 瀬川 高弘
贰-尘补颈濒：迟蝉别驳补飞补蔼测补尘补苍补蝉丑颈.补肠.箩辫
罢贰尝：055-273-9439
千叶大学 大学院理学研究院 竹内 望
贰-尘补颈濒：苍迟补办别耻肠丑蔼蹿补肠耻濒迟测.肠丑颈产补-耻.箩辫
TEL：043-290-2843
<広報についての问い合わせ先>
山梨大学 総務企画部総務課広報?渉外室
TEL：055-220-8005，8006
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千葉大学 広報室
&苍产蝉辫;罢贰尝：043-290-2018
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大阪工業大学 学校法人常翔学園 広報室
&苍产蝉辫;罢贰尝：06-6954-4026
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広島大学 広報室
&苍产蝉辫;罢贰尝：082-424-6762
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掲載日 : 2025年10月01日
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