バクテリアによるタコ色素キサントマチンの大規模生産、UCSD研究チームが達成

タコが持つ色彩変化能力の根幹をなす色素キサントマチンは、長年にわたり科学者の関心を集めてきた。この自然現象を動物の体外で再現する試みは、その複雑な化学構造ゆえに、従来の化学合成では研究期間が長く、コストが高く、収量が微々たるものであった。また、タコなどの生物から直接色素を抽出する方法は、技術的・倫理的・環境的な懸念から工業規模での実現は不可能であった。

しかし、2025年11月、カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の研究チームは、この状況を一変させる生物学的技術を開発した。彼らは、遺伝子改変を施したバクテリアPseudomonas putidaを用いてキサントマチンを効率的に大量生産する道を開き、これまで動物界に限定されていたプロセスを生物工学的に模倣することに成功した。この研究は、合成生物学が産業規模での天然化合物製造に革命をもたらす可能性を示唆している。天然色素の製造は、再生可能原料の使用、低炭素排出、廃水ゼロ排出といった、化学合成色素にはない環境的利点を持つ。

UCSDの研究チームが採用したのは、有機溶媒への高い耐性を持つPseudomonas putidaの特定株である。彼らは、細胞の成長と色素生産を直接的に結びつける「成長に連動した生合成（biosynthesis coupled to growth）」というインテリジェントなシステムを導入した。この設計の中核は、バクテリアがキサントマチンを一つ生成するたびに、同時に成長を促進する物質であるギ酸（formate）を放出するように仕組んだ点にある。この巧妙な連携により、微生物自身の生存本能が研究目標と完全に一致し、生産効率が劇的に向上した。

この革新的な戦略の結果、従来のプロセスと比較して生産レベルが最大で1000倍に増加するという成果を上げた。この技術により、グルコースのような単純な糖類を原料として、グラムスケールでの色素生産が初めて実現した。この成果は、汚染を引き起こす可能性のある化学プロセスを代替し、クリーンで制御可能、かつ再現性の高い化合物製造を可能にする持続可能な産業的解決策を提示している。

UCSDの研究者たちは、この成長連動型のモデルが、医療品、機能性材料、化粧品など、多岐にわたる分野で高付加価値化学物質を製造するための新たなパラダイムを確立すると結論付けている。この進歩は、動物が色を生み出すメカニズムの理解を深めるとともに、設計された生命体によって製造される新世代の製品群の出現を予感させるものである。