Population genetics and infection dynamics of Phocanema krabbei and P. decipiens (Nematoda: Anisakidae) in commercially exploited fish from the Northeast Atlantic

技術要約：北東大西洋における Phocanema krabbei および P. decipiens の個体群遺伝学と感染動態

問題提起

Phocanema 属（線形動物門 アニサキ科）は、海産物を消費する人々に対して重大な公衆衛生上のリスクをもたらし、また外観を損なう魚類の廃棄による漁業への多大な経済的損失を引き起こす人獣共通感染症の寄生虫である。北東大西洋における研究は歴史的に Anisakis 属に焦点を当ててきたが、Phocanema に関する研究は限定的であり、特にその南限の分布、宿主範囲、および個体群の遺伝的構造に関する知見が不足している。既存のデータは主に北方の海域と限定的な宿主種を対象としている。さらに、Phocanema 属はアザラシ類を終宿主とし、様々な魚類を中間宿主またはパラテンティック（随伴）宿主として利用することが知られているが、スコットランドからポルトガルに至る海洋食物網におけるこれら寄生虫集団の遺伝的連結性は十分に理解されていない。このような包括的なデータの欠如は、効果的な食品安全モニタリングや、商業的に利用されている魚類資源における感染動態の評価を妨げている。

研究手法

本研究では、北東大西洋（FAO 主要漁場 27）における Phocanema 感染に関する包括的な疫学的および遺伝学的評価を行った。

• サンプリングおよび寄生虫学的解析： 9種の商業的に重要な魚種（Lophius piscatorius、L. budegassa、Merluccius merluccius、Lepidorhombus spp.、Micromesistius poutassou、Engraulis encrasicolus、Sardina pilchardus、Scomber scombrus、および S. colias）から計16,156個体の魚類標本を調査した。サンプルは複数のICES区分における商業的な漁獲物から採取された。魚類は、線虫を回収するために UV-Press および/または人工ペプシン消化を用いて処理された。感染パラメータ（有病率、平均感染数、平均個体数）を算出し、感染部位（内臓、腹部、ロイン、尾部）を記録した。
• 分子同定： 回収された幼虫のうち、分子同定のために474個体が選定された。ゲノムDNAを抽出し、ミトコンドリア・チトクローム酸化酵素2（cox2）遺伝子の469 bp断片を増幅・配列決定した。種同定は、GenBankの配列に対するBLAST解析を用いて確認した。
• 個体群遺伝学的解析： P. krabbei として同定された457個の配列のサブセットを用い、遺伝的多様性と個体群構造を分析した。以下の3つの異なるデータセットを作成した：
  1. 宿主魚種ごとにグループ化した配列。
  2. ICES漁場区分ごとにグループ化した配列。
  3. 解剖学的感染部位（内臓、腹部、ロイン、尾部）ごとにグループ化した配列。
     解析には、ハプロタイプ多様性（$H_d$）、塩基多様性（$\pi$）、中立性テスト（Tajima's $D$ および Fu's $F_s$）、メディアン・ジョイニング・ハプロタイプネットワーク、分散分析（AMOVA）、およびペアワイズ $F_{st}$ 値の算出が含まれた。

主な結果

1. 感染動態と宿主範囲

• 有病率： Phocanema 属は底生魚類では検出されたが、表層魚類では検出されなかった。有病率は宿主種および地理的領域によって有意に変動した。Lophius piscatorius（アンコウ）が最も高い有病率（64.1%）を示し、次いで L. budegassa（31.8%）であった。Merluccius merluccius（ヘイク）の有病率は低く（2.5%）、Micromesistius poutassou および Lepidorhombus spp. の感染率は極めて低かった。表層魚類における感染は見られなかった。
• 地理的勾配： 有病率は一般に南限に向かって減少しており、これはアザラシ類（グレーシールおよびハーバーシール）の分布と一致している。L. budegassa は、北方海域での80%超から、南部（IXa）での1.4%へと急激な減少を示した。
• 組織指向性： 幼虫は内臓よりも筋肉組織を好む顕著な傾向を示した。腹部（belly flaps）が幼虫の60.1%を占め、ロイン（loins）が27.4%を占めた。この分布は、これらが主要な可食部であることから、食品安全において極めて重要である。

2. 分子同定

• 種組成： 分子解析により、2つの種（Phocanema krabbei（96.4%）および Phocanema decipiens（3.6%））が同定された。
• 宿主および地理的拡大： 本研究により、両種の既知の宿主範囲が L. budegassa、L. piscatorus、M. poutassou、および Lepidorhombus spp. にまで拡大された。P. krabbei は、すべての調査漁場および宿主種において優占種であった。P. decipiens は、L. piscatorius において5つのICES区分にわたって低割合で発見され、L. budegassa および M. merluccius においても特定の領域で見出された。
• 種分布： 2種の相対的な割合は、宿主の同一性や地理的起源に有意な影響を受けず、P. krabbei が優占するという北東大西洋における統合された生物地理学的パターンを示唆している。

3. P. krabbei の個体群遺伝構造

• 多様性指標： 450個の P. krabbei 配列の解析により、高いハプロタイプ多様性（$H_d \approx 0.958$）と低い塩基多様性（$\pi \approx 0.0065$）が明らかになった。
• 中立性テスト： ほとんどのグループにおいてTajima's $D$ および Fu's $F_s$ は有意に負の値を示し、これは最近の人口統計学的拡大、あるいは正の選択と一致する低頻度多型（low-frequency polymorphisms）の過剰を示している。
• 個体群構造：
  • 宿主間： AMOVAの結果、遺伝的変異の99.87%が宿主種内で発生しており、宿主間ではわずか0.13%であった。ペアワイズ $F_{st}$ 値は有意ではなく、宿主種に基づく遺伝的構造は認められなかった。
  • 地理間： 同様に、変異の99.80%がICES区分内で見出された。$F_{st}$ 値は概して有意ではなく、スコットランドからポルトガルまで循環する単一のパンミクティック（混交）な個体群の存在を支持した。
  • 組織間： 感染部位（内臓、腹部、ロイン、尾部）の間でも遺伝的構造はほとんど見られず、99.54%の変異が各部位内で発生していた。腹部と他の部位との間でわずかながら有意な $F_{st}$ が検出されたものの、主要なハプロタイプはすべての区画で共有されていた。
• ハプロタイプネットワーク： 3つの主要なハプロタイプ（H4、H14、H2）は、すべての魚種、地理的区分、および感染部位で共有されており、その他に多数のユニークな低頻度ハプロタイプが存在した。

意義および主張

著者らは、本研究がFAO 27海域の南限における Phocanema 感染に関する初の包括的な評価を提供し、P. krabbei および P. decipiens の既知の地理的範囲および宿主範囲を大幅に拡大したものであると主張している。

• 生物学的知見： 本知見は、Phocanema 属、特に P. krabbei が、終宿主である（比較的）定着性の高いアザラシ類ではなく、パラテンティック（随伴）宿主である魚類の移動行動と栄養相互作用によって駆動される、高度に連結した単一のパンミクティックな個体群として機能しているという仮説を支持している。
• 食品安全への影響： 特に Lophius 属において、可食部である筋肉組織（腹部およびロイン）における幼虫の高い有病率は、食品安全を確保するための標準的な内臓除去手順の限界を浮き彫りにしている。本研究は、これらの商業的に重要な種に対する監視の拡大とモニタリングの強化の必要性を強調している。
• 方法論的貢献： 北方のヘイクのストックと比較して南方のヘイクのストックに遺伝的分化が見られる一方で、寄生虫集団自体はこれらの異なる魚類ストック間で遺伝的に均質であることから、本研究は Phocanema 幼虫が魚類ストックの「生物学的タグ」として有用であることを示している。

本論文は、Phocanema の感染は広範囲に及んでいるものの、有意な遺伝的構造の欠如は、制御策がこの地域全体の食物網における広範な連結性を考慮しなければならないことを示唆していると結論付けている。