DNA Traces on the Shroud of Turin: Metagenomics of the 1978 Official Sample Collection

1978 年に収集された聖テロの布からのメタゲノム解析により、収集者のミトコンドリア DNA 系統を含む複数の人類系統、皮膚常在菌や耐塩性古細菌などの微生物叢、地中海産サンゴや多様な動植物の汚染、そして 1534 年と 1694 年の修復に使用された糸の放射性炭素年代測定結果が明らかにされました。

要約

聖なる布の「DNA 物語」：ツリノの聖骸布に隠された生物学的な秘密

皆さん、ツリノの聖骸布（しんがいふ）という布をご存じでしょうか？キリスト教では、イエス・キリストの遺体を包んだとされる、世界で最も有名な布の一つです。この布がいつ、どこで、誰によって作られたのか、何百年も議論されてきました。

この新しい研究は、その布を「顕微鏡」ではなく「DNA 検査」で詳しく調べました。まるで、布の繊維の隙間に潜んでいる**「見えない訪問者たちの日記」**を読み解くような作業です。

以下に、この研究の発見を、難しい言葉を使わずに、身近な例え話で説明します。

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1. 布は「巨大なスポンジ」だった

この研究の最大の特徴は、布を単なる「布」としてではなく、**「何百年も集められた生物のゴミ箱」**として見たことです。

布の繊維は、まるで**「スポンジ」**のようです。長い年月の間に、触れた人の汗や皮膚、空気中のホコリ、植物の花粉、動物の毛などが、そのスポンジの隙間にぎっしりと吸い込まれていました。研究者たちは、このスポンジを丁寧に絞り出し、中に含まれる DNA という「指紋」を読み取ったのです。

2. 「誰が触れたか？」：集めた人の指紋

まず、最も目立ったのは**「布を採取した人」**の DNA でした。
1978 年にこの布からサンプルを集めたのは、故ピエール・ルイジ・バイマ・ボッローネ教授です。研究の結果、布に残っていた人間の DNA の多くは、実はこの教授自身のものだったことがわかりました。

• 例え話: これは、**「写真に写っているのは被写体ではなく、カメラを持った写真家自身」**のような状況です。布を触った人が、自分の DNA を布に残してしまったのです。
• さらに、教授の DNA と布の DNA は非常に似ており、親族関係にあることも確認されました。また、中東やヨーロッパ、インドなど、さまざまな地域の人の DNA 痕跡も混ざっていました。これは、布が長い歴史の中で、世界中の多くの人々に触れられてきたことを物語っています。

3. 「タイムカプセル」の中の植物と動物

次に、布から見つかった植物や動物の DNA は、まるで**「タイムカプセル」**を開けたような驚きでした。

• 中東の植物: かつて中東で栽培されていた植物の痕跡もありました。

• アメリカ大陸の植物: しかし、トウモロコシ、トマト、ジャガイモ、ピーナッツといった、アメリカ大陸原産の植物の DNA も見つかりました。

  • なぜ？: これらはクリストファー・コロンブスがアメリカを発見する**「1492 年以降」**にヨーロッパに持ち込まれたものです。もし布が 2000 年前に作られたなら、これらの植物は存在しなかったはずです。
  • 結論: これらの植物は、布が作られた当時のものではなく、**「その後の数百年間で、布が保管されていた場所（ヨーロッパ）の環境から混入した」**と考えられます。布は、時代を超えて集められた「植物のコレクション」のようになっています。

• サンゴと家畜: 地中海に生息する赤いサンゴや、牛、豚、鶏、犬、猫などの DNA も見つかりました。これは、布が地中海沿岸を旅し、人里離れた農家や都市を巡ってきたことを示唆しています。

4. 微生物の「パーティ」

布の表面には、人間の皮膚に住む細菌（ニキビの原因菌など）や、塩分に強い微生物、カビなどが住み着いていました。

• 例え話: 布は、**「何百年もの間、人間が触れ合い、塩辛い海や乾燥した倉庫を旅してきた、微生物たちの巨大なパーティ会場」**だったと言えます。
• 特に、塩分に強い微生物が見つかったことは、布が塩水で洗われたり、塩漬けの環境で保存されたりした可能性を示しています。

5. 修復の証拠：「パッチ」の発見

最も重要な発見の一つは、布の裏側にある**「修理跡」**です。
1532 年に火災があり、布が焼けた際、修道女たちが新しい布を縫い付けて修理しました。また、1694 年にも同様の修理が行われました。

この研究では、**「修理に使われた布の断片」を分析し、放射性炭素年代測定を行いました。その結果、それらの布は「1534 年」と「1694 年」**の間に作られたことが確定しました。

• 例え話: これは、**「古着を直すために使った新しい糸のタグ」**を見つけるようなものです。これにより、布の一部が中世に修理されたことが科学的に証明されました。

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まとめ：この研究が教えてくれること

この研究は、聖骸布が「2000 年前に作られた唯一無二の布」なのか、「中世の偽物」なのかを、DNA だけで断定するものではありませんでした。

むしろ、この布は**「生きている歴史の記録」**であることを示しました。

• 布は、中東の風土、地中海の海、ヨーロッパの農家、そして現代の研究者の手など、数多くの場所と人々と接してきました。
• 布に残った DNA は、布そのものの「年齢」を直接示すものではなく、**「布がどのような旅をしてきたか」**という、その布の「人生の物語」を教えてくれました。

結論として：
ツリノの聖骸布は、単なる布の一片ではなく、**「何世紀にもわたる人々の愛着、信仰、そして環境の変化が織り込まれた、巨大な生物学的なパズル」**なのです。この研究は、そのパズルのピースを一つずつ丁寧に組み立て、私たちに布の複雑で美しい歴史を語りかけています。

技術概要

論文要約：1978 年の公式サンプリングから採取された聖書（トゥールの聖骸布）の DNA 痕跡：メタゲノム解析

1. 研究の背景と課題

トゥールの聖骸布（Shroud of Turin）は、イエス・キリストの遺体を包んだ布であるとされる歴史的・宗教的に重要な遺物ですが、その起源（時代と場所）については長年論争が続いています。1988 年の放射性炭素年代測定では中世（1260-1390 年）とされましたが、サンプリングの偏りや統計的解釈を巡る批判があり、その信頼性には依然として疑問が残っています。

本研究の課題は、1978 年に聖骸布から採取された公式なサンプル（繊維や真空ダスト）を用いて、次世代シーケンシング（NGS）とメタゲノム解析を適用し、以下の点を明らかにすることでした：

• 布に付着しているヒト、微生物、植物、動物の DNA の多様性を解明する。
• 古代 DNA（aDNA）の痕跡と現代の汚染を区別する。
• 得られた生物学的データから、聖骸布の歴史的経路（中東、地中海、ヨーロッパなど）や保存状態に関する新たな知見を得る。

2. 手法（Methodology）

• サンプル: 1978 年に故 Pierluigi Baima Bollone 教授らが聖骸布の異なる部位（顔、手、臀部、足、縁など）から採取した 12 点のサンプル（リネン繊維、真空ダスト、生物断片）。
• DNA 抽出とライブラリ作成: クリーンルーム環境で、古代 DNA 回収に特化したシリカベースの手法を用いて DNA を抽出。半 UDG 処理（half-UDG）を施したショットガン・ゲノムライブラリを構築し、Illumina シーケンサー（NextSeq 550/2000）でシーケンシングを行いました。
• ヒトゲノム解析:
  • ヒト参照ゲノムへのマッピング、重複除去、品質フィルタリング。
  • 死後損傷（PMD: Post-Mortem Damage）パターンの評価（PMDtools 使用）による古代 DNA の同定。
  • ミトコンドリア DNA（mtDNA）ハプログループの同定（Haplocheck, HaploGrep）と、収集者（Bollone 教授）の現代 DNA による親族関係解析（READ, BREADR, KIN）。
• メタゲノム解析:
  • 分類学的同定: Kraken2（k-mer 解析）、MetaPhlAn（微生物プロファイリング）、BLASTn（NCBI nt データベースへのアライメント）を併用し、細菌、古細菌、真菌、植物、動物の分類群を特定。
  • アセンブリ: 短鎖 DNA の特性を考慮し、Megahit でコンティグを構築した後、BLASTn による同定を行いました。
• プロテオミクス: LC-MS/MS によるペプチドプロファイル解析を行い、古代ペプチドの存在を確認。
• 放射性炭素年代測定: 聖骸布の聖櫃（レリキアリ）から採取された 2 本の糸を CEZA（ドイツ）で測定。
• 植物 DNA の系統解析: 検出されたニンジン（Daucus carota）の DNA を、歴史的な栽培品種（15-16 世紀に開発されたオレンジ色のニンジン）のゲノムと比較し、系統関係を評価。

3. 主要な結果（Results）

3.1 ヒト DNA の同定

• 汚染の支配的: 検出されたヒト DNA の大部分は、1978 年のサンプリング担当者（収集者）の DNA であることが判明しました。mtDNA ハプログループ K1a1b1a（アシュケナジ・ユダヤ系に特徴的）が主要なラインであり、収集者のゲノムと一致し、親族解析でも第一親等または同一個人と判定されました。
• その他のハプログループ: 収集者以外の痕跡として、ハプログループ H2a2（参照配列由来）、H1b（西ユーラシアに共通）、H33（中東、特にドルーゼ人に prevalent）が検出されました。これらは聖骸布が中東や地中海地域で扱われた可能性を示唆します。
• 古代 DNA の限界: PMD スコアの分布から、信頼性の高い古代 DNA シーケンスはごく一部（0.05-0.19%）であり、大部分は現代の汚染であることが示されました。

3.2 微生物叢（マイクロバイオーム）

• 細菌: 人間の皮膚に常在する菌（Cutibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis など）が豊富に検出され、長年にわたる人間の接触（礼拝、保守処理、サンプリング）を示しています。
• 古細菌: 高塩分環境に適応した Halobacteria 類が優勢でした。これは、古代の亜麻の「塩水浸漬（brackish water retting）」処理や、塩分を含む環境での保存を反映している可能性があります。
• 真菌: 乾燥・高浸透圧環境で生育する酵母 Debaryomyces hansenii や、皮膚常在菌 Malassezia restricta、カビ（Aspergillus）が検出されました。

3.3 植物・動物 DNA

• 植物: 栽培植物が多様でした。
  • ニンジン: 最も豊富（30.9%）。系統解析の結果、15-16 世紀に西欧で開発されたオレンジ色の栽培品種に近いことが判明しました。
  • その他: 小麦、トウモロコシ、バナナ、ピーナッツ、トマト、ジャガイモなど。トウモロコシやピーナッツ、バナナなどは、コロンブス以降（大航海時代）にヨーロッパに導入された種であり、聖骸布が近代まで多様な環境にさらされたことを示唆します。
• 動物:
  • 紅珊瑚（Corallium rubrum）: 地中海固有種であり、古代から中世にかけて地中海貿易で重要な役割を果たしたことを示唆。
  • 家畜・ペット: 牛、豚、鶏、犬、猫などが検出され、農業社会や家庭での保管・移動の痕跡です。
  • その他: 魚類、昆虫、ダニなども検出されました。

3.4 放射性炭素年代測定

• 聖櫃から採取された 2 本の糸の年代は、それぞれ 1451-1622 年 および 1642-1800 年 の範囲でした。
• これらは、1532 年のシャムベリーの火災（聖骸布が焼損し、1534 年に修繕された）および 1694 年の修復作業の時期と一致し、これらが「補修用の布」であったことを裏付けました。

4. 主要な貢献と結論

• 技術的貢献: 1978 年の公式サンプルを、最新のメタゲノム手法（ショットガン NGS）で包括的に解析し、ヒト、微生物、動植物の DNA 多様性を初めて網羅的に解明しました。
• 歴史的・地理的示唆:
  • 検出された生物種（中東由来のハプログループ、地中海の紅珊瑚、西欧の栽培品種、新大陸由来の植物）は、聖骸布が中東、地中海、西欧をまたぐ長い移動経路と、多様な環境（塩水、乾燥、人間による頻繁な接触）にさらされてきたことを示しています。
  • 特に、15-16 世紀以降の栽培品種や新大陸原産の植物の存在は、聖骸布が中世以降も頻繁に扱われ、環境汚染が蓄積されてきたことを強く示唆します。
• 年代測定の限界: メタゲノム解析そのものは、聖骸布の「起源年代（2000 年前か中世か）」を決定づけることはできません。しかし、得られたデータは、聖骸布が単なる中世の偽物ではなく、あるいは単なる古代の遺物ではなく、数世紀にわたる複雑な社会的・文化的・生態的相互作用の歴史を刻んだ「生きた遺物」であることを浮き彫りにしました。
• 補修の特定: 放射性炭素年代測定により、特定の糸が 1534 年と 1694 年の火災・損傷後の補修に使用されたことが確実視されました。

5. 意義

本研究は、聖骸布の科学的調査において、単一の「起源」を特定するのではなく、その物体が歴史的にどのように扱われ、どのような生物学的痕跡を蓄積してきたかを「メタゲノム・フットプリント」として可視化しました。これは、聖骸布を宗教的遺物であると同時に、人類史と環境史を記録する生きたアーカイブとして再評価する重要な一歩となります。また、収集者である Bollone 教授への追悼も含まれており、彼の長年の研究への貢献を称える内容となっています。