「殺人バクテリア」がボトックス注射を支えるまで――ゲノム解析でみえた「細菌の家畜化」

米国の北アリゾナ大学（NAU）などで行われた研究によって、シワ取り注射「ボトックス」の原料をつくる細菌（ボツリヌス菌）が、実験室で「家畜化」されていた様子が明らかになりました。

90年以上にわたって人間に育てられるうちに、研究室で暮らすのに都合のいい体へと作り変えられていたのです。

なぜ、誰も家畜化しようとしていなかったのに、致命的な食中毒菌は飼いならされてしまったのでしょうか？

研究内容の詳細は2026年10月15日に『米国科学アカデミー紀要（PNAS）』にて発表されました。

目次

• 缶詰の殺し屋が、シワ取り注射の原料になるまで
• 人に飼われる中で変異が積み重なった
• 身を守る備えを捨てた菌が、研究室ではいちばん強かった

缶詰の殺し屋が、シワ取り注射の原料になるまで

ふくらんだ缶詰は開けるな、と聞いたことがあるでしょうか。

空気の入らない缶や瓶の中は、ボツリヌス菌にとって居心地のいい場所です。

この菌が作る毒（ボツリヌス毒素）は、神経から筋肉への合図を断ち切ってしまいます。

重いボツリヌス中毒で命を落とすのは、最後に呼吸を担う筋肉まで止まるからです。

1919年から翌年にかけて、カリフォルニア産の瓶詰オリーブによる集団中毒がアメリカ各地を襲いました。

デトロイトの実業家が開いた晩餐会では、主催者の子ども2人を含む5人が亡くなっています。

急成長していた缶詰産業にとっては存続に関わる事件で、各地の研究者が原因究明に動きました。

その一人がカリフォルニア大学の細菌学者イヴァン・ホールで、各地のボツリヌス菌を集め、大きなコレクションを築きます。

集まった菌を調べた研究者たちは、その中に毒をとびぬけて多く作る一株を見つけました。

以後「ホール株」と呼ばれる菌です。

この株は1942年、米軍の研究所へ渡ります。

生物兵器として使えるかを探るためでしたが、同時に兵士を守るワクチンを作るためでもありました。

軍はこの株から、ノルマンディー上陸作戦に備えて30万人分のワクチンを用意しています。

1970年代初頭に生物兵器計画が終わると、株はウィスコンシン大学の研究所へ移りました。

そこでは、毒を取り出して結晶にする技術が磨かれます。

打つのは菌そのものではなく、取り出した毒をごく少量だけ使った薬で、筋肉の動きを抑える力がけいれんを和らげます。

この使い道はやがて、斜視やまぶたのけいれんの治療薬として承認されました。

ですが治療を重ねるなかで、思わぬ副作用がみつかります。

目のまわりに打った患者から「しわが消えた」という声があがったのです。

これが、いまの美容用ボトックスにつながる始まりでした。

いま医療や美容で使われるボツリヌス毒素は、その多くがこの系統の子孫から作られているとみられています。

ところが、この株には昔から妙なところがありました。

ふつうのボツリヌス菌は、条件が悪くなると硬い殻にこもって眠り、何年でも待つことができます。

土の中でも水の底でも生き延びられるのは、この殻があるからです。

しかし研究室で飼われてきたこの株は、その殻を作れません。

1956年には、すでにそう報告されていました。

けれども、いつどうやってそうなったのかを、誰も確かめていませんでした。

生き物が人間の環境に合わせて変わっていくことを、家畜化と呼びます。

オオカミはイヌになり、野生の草はコムギになりました。

動物や植物の家畜化では、広い集団から性質を集め、交配で組み合わせることができます。

ところが、ひとつの系統を飼い継ぐ実験室の菌には、それができません。

1個の細胞から増やしたクローンの集まりで、外から遺伝子をもらう機会もないからです。

外から何も入ってこない菌は、どこから変わるためのタネを手に入れたのでしょうか。

人に飼われる中で変異が積み重なった

そのタネの出どころは、菌のDNAに残っているのか？

答えを求めて研究者たちはまず、この株にいちばん近い野生の親戚を突き止めることにしました。

手がかりは、菌が持っているDNAの全文（ゲノム）です。

公開されている1000株を超えるボツリヌス菌のゲノムを読み比べたところ、最も近かったのは2005年にドイツの牛から見つかった株でした。

両方が共通して持っている部分、99.999%に及びました。

ここまで似ていると、話が一気に簡単になります。

共通の祖先から枝分かれしたあとに起きた差だけを、きれいに取り出せるからです。

どちらの側で変わったのかは、さらに別の近縁株と見比べて振り分けました。

その結果、野生の側に起きていた書き換えはわずか4か所でした。

家畜化が進んだホール株の側は90か所です。

しかもそれとは別に、2か所で合わせて82個の遺伝子が、丸ごと抜け落ちていました。

変化は、人に飼われていた側に、極端に偏って積み上がっていたのです。

その山の中に、決定的な一つがありました。

DNAをコピーするときの写し間違いを見つけて直す係（ミスマッチ修復）をつくる遺伝子mutSの指示が、途中で打ち切られていたのです。

全長の9%のところで文が終わっていて、修理係として働くことはできません。

研究チームは次に、ホール株と、手元にあった中でいちばん近い別の野生株を何代も植え継ぎ、変異がたまる様子を直接追いかけました。

差は歴然としていました。

1文字ぶんの挿入や欠落は、ホール株ではこの野生株のおよそ100倍の速さでたまっていきます。

1個のコロニー（寒天の上にできる菌のかたまり）には1億ほどの細胞が含まれますが、そこには集団ぜんたいで300万個ほどの書き損じが散らばっている計算です。

修理係を失った菌は、変異の見本市のような状態になります。

ただし、見本市に並ぶのは当たりばかりではありません。

写し間違いは働いている遺伝子の真ん中にも落ちますから、むしろ使えなくなる部品のほうが数多く増えていきます。

壊れた修理係を抱えた菌は、ふつうなら自分で壊した部品に埋もれて沈んでいくはずです。

ところがこの株は沈むどころか、90年ものあいだ、世界中の研究室と工場で使われ続けてきました。

なぜ、壊れた修理係はこの菌に居座り続けられたのでしょうか。

手がかりは、変異が増えたこと自体ではなく、その結果この菌が何を手に入れたのかにあります。

そこで研究チームは、変異の比較に使ったのと同じ野生株を、ホール株と一つの培地に入れて競わせました。

混ぜる割合を1対9から9対1まで変えて始めても、結果は変わりません。

ホール株は4日で全体の9割を超えたのです。

壊れた部品を山ほど抱えたまま、培地の中では野生株を押しのけてしまいます。

研究者がわざわざ選り分けなくても、この株はひとりでに広がっていける菌でした。

では、何がこの菌を、そこまで有利にしていたのでしょうか。

身を守る備えを捨てた菌が、研究室ではいちばん強かった

答えは、直せないこと自体にはありませんでした。

変異が増えれば当たりも出ますが、役に立たない変化や有害な変化のほうが、はるかに多く増えます。

壊れた修理係そのものは、持ち主を有利にはしないのです。

この菌を勝たせていた大きな理由は、失ったほうの性質でした。

硬い殻をこしらえるには材料とエネルギーがいりますし、作っているあいだは増えるのが遅れます。

こまめに新しい餌が足され、寒さも乾燥も来ない培地の中では、その備えは出番がありません。

しかし実験室での培養では備えを捨てて増えることだけに回した菌が、同じ時間でより多く増えるというアドバンテージを得ることができたのです。

また飼いならされたのは菌の暮らしぶりであって、毒そのものではありません。
家畜化された株は同じ毒をとびぬけた量で吐き出しつつ、胞子を作らないぶん工場でも扱いやすい、製薬向きの体になったのです。

この読みは、植え継ぎの間隔を変えた追加の競争でも裏づけられました。

1日ごとに新しい培地へ移すと、ホール株は野生株を絶滅させました。

ところが5日ごとにすると、両者は共存したのです。

放っておかれる時間が長くなるほど、殻にこもって待てる力のほうが効いてきます。

殻を作るかどうかは、増える速さと飢えに耐える力の取り引きです。

そしてどちらが有利かを決めていたのは、人間が培地を移し替える間隔でした。

そして、殻を捨てるような当たりが生まれる材料をあふれさせていたのが、壊れた修理係でした。

細菌はクローンで増えるので、当たりの変異と、変異を増やした故障は、同じDNAの上に乗ったまま切り離されません。

当たりが広がれば、故障も一緒に広がっていきます。

壊れた修理係が90年も居座れたのは、この便乗によるものだろうと研究チームは述べています。

有利だったから残ったのではなく、有利なものに乗って残ったのです。

共著者のリチャード・レンスキー氏が1988年から続けている大腸菌の長期実験でも、変異が速くなった集団の適応は、わずかに速まっただけでした。

変異がいくら増えても、それだけで進む先が決まるわけではありません。

行き先を決めていたのは、培養皿とフラスコ、そして人間の手でした。

90年を重ねたこの菌の代謝のしくみは「自然界で生きるのではなく、実験室で生きるために微調整されている」と、筆頭著者のポール・ケイム氏は述べています。

ただし、どの変化が殻づくりを止めたのかは、研究チーム自身、特定できないと明記しています。

それでも、この株が実験室向けの体になっていること自体は、何度も確かめられています。

殻を作れないことも、変異が桁違いの速さでたまることも、野生株との競争に圧勝することも、どれも実際に測られた結果です。

この話は、生きた菌に作らせる薬すべてに関わってきます。

薬を生み出している菌自身が、作り続けるあいだにも変わっていくからです。

毒の使い道が缶詰の災厄から美容にまで変わっていくあいだに、その毒を作る菌自身も、人間が用意した世界へ作り変えられていたのです。

元論文

The historical domestication of a Clostridium botulinum strain used for the industrial production of botulinum neurotoxin
https://doi.org/10.1073/pnas.2605155123

ライター

川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。

編集者

ナゾロジー 編集部