生命システムは階層を成している。分子の集まりが細胞を、細胞の集まりが個体を形成し、最も複雑な階層として個体群や種の集合である生物群集（および周辺環境も含めた生態系）が存在する。生物群集を構成する個々の種のゲノム配列を得ることができるようになった現代、多種で構築されるシステムの挙動を左右する決定論的過程と確率的過程を統合的に理解することが可能となってきた。

　本講演では、複雑系科学・理論生態学・微生物学・ゲノム科学を融合するプロジェクトの進展を紹介しながら、階層的な生命システムの構造と駆動原理をいかに解明していけるかのか、議論したい。植物共生微生物叢、土壌微生物叢、魚類共生微生物叢等を対象とした時系列解析に関する最新の事例を紹介しつつ、「多種で構成される生命システムを設計・制御する」研究分野の基盤形成について語りたい。

 

●Noguchi M, Suzuki K, Fujita H, Toju H (accepted) Statistical inference of keystone taxa reshaping the assembly rules of forest root microbiomes. Nature Communications

●Toju H, Suzuki S, Sánchez-Pinillos, M, Shima G, Kageyama T, Hayashi I, Noguchi M, Fujita H, Goto Y, Nakaoka S, Ushio M, Ichihashi Y, Fricke WF, Mizumoto K, Takayasu L, Suda W, Takayasu M, Yamamichi M, Weckwerth W. (2026) Microbiome assembly statistics toward ecosystem-scale insights, forecasting, and management. The ISME Journal 20:wrag085

●Hayashi I, Sánchez-Pinillos M, Toju H (2026) Stochastic forces in microbial community assembly: founding community size governs divergent ecological trajectories. Ecology Letters 29:e70388

●Fujita H, Ushio M, Suzuki K, Abe MS, Yamamichi Y, Iwayama K, Canarini A, Hayashi I, Fukushima K, Fukuda S, Kiers ET, Toju H (2023) Alternative stable states, nonlinear behavior, and predictability of microbiome dynamics. Microbiome 11:63.

●Toju H, Peay KG, Yamamichi M, Narisawa K, Hiruma K, Naito K, Fukuda S, Ushio M, Nakaoka S, Onoda Y, Yoshida K, Schlaeppi K, Bai Y, Sugiura R, Ichihashi Y, Minamisawa K, Kiers ET. (2018) Core microbiomes for sustainable agroecosystems. Nature Plants 4:247-257.

東京大学大学院理学系研究科・生物科学専攻・植物進化生態学研究室