鶏の盲腸微生物叢の組成と機能に及ぼす食物繊維誘導変化の統合的マルチオミクス解析

なぜ鶏の腸内細菌が食にとって重要なのか

世界がより多くの鶏肉を消費する中で、農家はトウモロコシや大豆など人間の食糧と直接競合しない形で手頃な肉を生産するプレッシャーにさらされています。有望な解決策の一つは、ヒトが食べる穀物の代わりに、作物の残渣など繊維質の多い原料を鶏の餌に使うことです。しかし、鶏自身は多くの繊維を消化できないため、盲腸と呼ばれる腸の一部に棲む数兆の微生物に依存しています。本研究は、二つの一般的な繊維、イヌリンとセルロースがこれらの腸内微生物をどのように再構成し、それが鶏の健康や持続可能な養鶏にどんな意味を持つのかを探ります。

異なる二つの繊維、ひとつの大きな問い

研究者たちは、家禽飼料に使われうる性質の異なる二種類の繊維に着目しました。イヌリンは可溶性で発酵されやすく、特定の有益な微生物を増やすプレバイオティクスのように働きます。これに対してセルロースは不溶性で構造が頑丈な植物成分であり、腸内をゆっくり通過し微生物による分解も難しいものです。若いブロイラー鶏に、低または高濃度のイヌリン、商業的なセルロース源（ARBOCEL）、あるいは標準的な対照飼料を与え、35日齢で盲腸内容物を調べて、それぞれの繊維源が常在微生物群集にどう影響したかを評価しました。

微生物工場を覗く

どの微生物がいるかという単純な頭数を超えて把握するために、研究者らは統合的な「マルチオミクス」ツールキットを用いました。まず、ショットガンメタゲノミクスで盲腸から数百の高品質な微生物ゲノムを組み立て、培養されていない種も含めて同定しました。次に、メタトランスクリプトミクスで微生物が実際にどの遺伝子をオンにしているかを捉え、メタプロテオミクスで生産されるタンパク質を同定しました。最後に、鶏自身の腸組織もシーケンスして宿主の反応を調べました。これらの層を重ねることで、そこに誰がいるかだけでなく、何をしているか、そして鳥の体がどう反応しているかの詳細な像が得られます。

イヌリンは変化を促し、セルロースはほとんど動かさない

鶏に高濃度のイヌリン（飼料の4%）を与えると、盲腸微生物叢は明確に再構成されました。多様性の指標は種類数の減少と占有する群集の変化を示し、繊維分解や脂肪酸生成に関連する特定の細菌がより多くなりました。一方、同程度の高濃度のセルロースは主に広い分類学的レベルでわずかな変化を引き起こしただけで、どの特定の細菌が台頭するかにはほとんど影響しませんでした。この差は繊維の基本特性を反映しています。可溶性のイヌリンは微生物によって容易に発酵されますが、セルロースは構造的に複雑で食料源として利用しにくいのです。

微生物は代謝をどのように組み替えるか

遺伝子発現を詳しく調べると、高濃度のイヌリンは単に構成を変えるだけでなく、微生物の働き方も変えていることが分かりました。解糖系やクエン酸回路のようなコアなエネルギー経路に結びつく多くの遺伝子の活性が低下しており、コミュニティがイヌリンに特化した発酵経路へシフトしていることを示唆します。同時に、イヌリンを切断するイヌリナーゼや多用途の糖分解酵素を含む炭水化物活性酵素群の遺伝子はより強く発現していました。つまり、イヌリンを与えられた鶏の微生物は、複雑な繊維を利用可能な燃料に切り分けるための分子機構を増強したのです。セルロースでは変化はより微妙で、糖の輸送、脂肪酸合成、細胞表面構造に関連するいくつかの遺伝子がより活性化され、また主要な解糖系酵素の一部が上昇しており、微生物はセルロース自体を積極的に分解するというよりは従来の飼料成分に依存していることを示唆しています。

宿主への小さな影響、しかし大きな示唆

鶏自身の腸組織では、異なる繊維に対して免疫関連遺伝子の変化は控えめで、健康な条件下ではこれらの食事変化が強い炎症や免疫反応を引き起こすというよりも、主に微生物を再プログラムしていることを示唆します。それでも、変化した微生物代謝は重要です。なぜならそれが短鎖脂肪酸のような発酵生成物の種類と量を形作り、それらが鳥に供給され全体の健康や成長に影響を与えるからです。どの繊維をどれだけ餌に加えるかを微調整することで、盲腸微生物叢をより効率的なエネルギー抽出へ導きつつ、負の影響を抑えることが可能になるかもしれません。

今後の鶏用飼料にとっての意味

総じて、この研究は繊維がすべて同じではないことを示しています。可溶性のイヌリンを高濃度で与えると盲腸群集が強く再編され、激しい繊維発酵へ向かう一方で、同程度のセルロースははるかに穏やかな影響しか与えず、より基本的な維持活動を支えるように見えます。家禽栄養学の観点では、繊維の種類と投与量を慎重に選ぶことで、人間が食べられる穀物に頼らない飼料を設計しつつ鶏の性能を維持する助けになる可能性があります。実務的には、イヌリンのような発酵可能な繊維を賢く利用し、多様性を過度に乱さないバランスを取ることが、鶏肉生産を健康や生産性を損なうことなくより持続可能にする重要な手段となり得るでしょう。

引用: Ahmad, A.A., Watson, K., Khattak, F. et al. Integrative multi-omics analysis of dietary fibre-induced modulations in the composition and function of chicken caecal microbiota. npj Biofilms Microbiomes 12, 73 (2026). https://doi.org/10.1038/s41522-026-00943-7

キーワード: 鶏の腸内マイクロバイオーム, 食物繊維, イヌリン, セルロース, 家禽栄養学