人間は霊長類の中で、体の大きさに対して最も大きな脳を持つ種です。
私たちの脳は、思考、言語、創造性といった高度な知的機能を担っていますが、その一方で、成長と維持のために莫大なエネルギーを必要とする極めて「燃費の悪い」器官でもあります。
それにもかかわらず、こうした大きな脳が進化の過程でどのように成立し、エネルギー需要をどのように満たしてきたのかについては、いまだ多くの謎が残されています。
こうした問いに対し、アメリカのノースウェスタン大学の研究チームは、腸内細菌（腸内マイクロバイオーム）が霊長類の脳機能の違いを形づくる重要な役割を果たしていることを、動物実験によって初めて直接的に示しました。
研究では、霊長類由来の腸内細菌をマウスに移植するという手法が用いられ、その結果、マウスの脳が「細菌の出どころとなった霊長類の脳に似た働き方」を示すようになったのです。
今回のテーマとして、以下に研究の内容をまとめます。
参考記事）
・The secret to human intelligence? It might be in our gut（2026/01/05）
参考研究）
・Primate gut microbiota induce evolutionarily salient changes in mouse neurodevelopment（2026/01/05）
腸内細菌と脳進化を結びつける新たな視点
この研究を主導したのは、ノースウェスタン大学で生物人類学の准教授を務めるKatie Amato氏です。
Amato氏は本研究について、「腸内細菌が進化に関わる形質、特にヒトの脳の進化を理解する上で重要な特性に作用していることを示しています」と述べています。
これまで、脳の進化は主に遺伝子や食性、社会構造といった観点から研究されてきましたが、腸内細菌が脳機能そのものに影響を及ぼしうるという考え方は、比較的新しいものです。
本研究は、腸と脳を結ぶ「腸脳相関」を、進化という長期的視点から捉え直す試みだと言えます。
先行研究：大きな脳ほど腸内細菌が多くのエネルギーを生む
今回の成果は、Amato氏の研究グループがこれまでに行ってきた研究の延長線上にあります。
先行研究では、脳の相対サイズが大きい霊長類の腸内細菌をマウスに移植すると、より多くの代謝エネルギーが生み出されることが示されていました。
脳は体重の数％しか占めないにもかかわらず、安静時エネルギー消費量の20％前後を使うとされています。
そのため、大きな脳を持つ動物にとって、十分なエネルギーを安定的に確保することは進化上の大きな課題でした。
腸内細菌がエネルギー産生を助ける存在であるならば、それは脳の大型化を可能にする重要な要因だった可能性があります。
腸内細菌は「脳の働き方」まで変えるのか
今回の研究で、研究チームはさらに一歩踏み込み、腸内細菌がエネルギー供給だけでなく、脳そのものの機能に影響を及ぼすかどうかを検証しました。
実験では、無菌状態で育てられたマウスに対し、以下の3種類の霊長類由来の腸内細菌を移植しました。
• 脳の相対サイズが大きい霊長類：ヒト、リスザル
• 脳の相対サイズが小さい霊長類：マカク（マカクザル）
このように条件を厳密にそろえることで、腸内細菌の違いだけがマウスの脳に与える影響を調べることが可能になりました。
脳活動の明確な違いが8週間後に出現
腸内細菌の移植から8週間後、研究チームはマウスの脳活動と遺伝子発現を詳細に分析しました。
その結果、小さな脳を持つ霊長類由来の腸内細菌を受け取ったマウスと、大きな脳を持つ霊長類由来の腸内細菌を受け取ったマウスとでは、脳の機能パターンが明確に異なることが分かりました。
特に注目されたのは、以下の点です。
・大きな脳を持つ霊長類由来の腸内細菌を持つマウスでは、エネルギー産生に関わる遺伝子の活動が活発だった
・同じマウスでは、シナプス可塑性（学習や適応に不可欠な脳の性質）に関連する経路も強く活性化していた
一方で、小さな脳を持つ霊長類由来の腸内細菌を持つマウスでは、これらの経路の活動は相対的に低い状態にとどまっていました。
「マウスの脳が霊長類の脳に似てきた」
さらに驚くべきことに、研究チームはマウスの脳データを、実際のヒトやマカクの脳データと比較しました。
その結果、マウスの脳内で見られた遺伝子発現パターンが、腸内細菌の提供元である霊長類の脳と非常によく似ていたのです。
Amato氏はこの点について、次のように語っています。
「驚いたのは、マウスの脳で見られた遺伝子発現の多くが、実際のヒトやマカクの脳で見られるパターンと一致していた点である。つまり、腸内細菌によって、マウスの脳を“その霊長類の脳のように”見せることができた」
この結果は、腸内細菌が単なる補助的存在ではなく、脳の発達プログラムそのものに深く関与している可能性を示唆しています。
神経発達障害との意外な関連
研究では、もう一つの発見がありました。
それは、小さな脳を持つ霊長類由来の腸内細菌を移植されたマウスでは、ADHD、統合失調症、双極性障害、自閉スペクトラム症と関連する遺伝子発現パターンが見られたことです。
これまでにも、自閉スペクトラム症などと腸内細菌叢の違いとの相関を示す研究は存在していましたが、腸内細菌が原因となって脳機能に変化をもたらすことを示す直接的な証拠は限られていました。
この点についてAmato氏は、「腸内マイクロバイオームが発達期の脳機能を形づくり、これらの障害に因果的に関与している可能性を示す証拠が強まった」と述べています。
ただし、ヒトにそのまま当てはまるかどうかについては、今後の研究が必要です。
ヒトの脳発達と進化をどう捉え直すか
Amato氏は、この研究が心理的・神経発達的障害の理解だけでなく、脳の進化を考える上でも重要な意味を持つと考えています。
種を超えた比較によって、腸内細菌が脳とどのような「ルール」で相互作用しているのかを明らかにできれば、その知見はヒトの発達理解にも応用できる可能性があるからです。
一方で、本研究はマウスを用いた実験であり、ヒトにおいて同じ現象がどの程度起きているのかは、まだ断定できません。
また、「正しい腸内細菌」「間違った腸内細菌」という表現も、現時点では比喩的なものであり、倫理的・科学的に慎重な解釈が求められます。
現段階では、腸内細菌がヒトの知能や精神疾患を直接的に決定すると結論づけることはできません。
しかし、腸内環境が脳の発達と機能に深く関わっている可能性を、進化的・実験的に示した点で、本研究は極めて重要だと言えるでしょう。
まとめ
・腸内細菌は、霊長類ごとの脳機能の違いを形づくる可能性があり、ヒトの脳進化にも関与してきたと考えられる
・マウス実験では、腸内細菌の違いによって脳の遺伝子発現や学習関連経路が大きく変化した
・ただし、ヒトへの直接的な適用には慎重さが必要であり、今後さらなる研究が求められる
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