海洋の珪藻による新たな炭素循環の発見：二つの炭素吸収法を解明

Tokyoカリフォルニア大学サンディエゴ校の研究によると、海洋珪藻は光合成で炭素を集めるだけでなく、有機炭素を直接摂取することもあると判明しました。この新たな発見は、2024年7月17日に『サイエンス・アドバンシズ』に発表され、地球の炭素循環に対する理解を変える可能性があります。

この研究の主なポイントは以下の通りです。

• 珪藻は光合成だけでなく、有機炭素も取り込むことができる。
• Cylindrotheca closteriumは、海洋サンプルの70%で同時併用栄養を示している。
• ゲノム規模の代謝モデルにより、これらの行動が明らかになった。
• 特定のバクテリアが珪藻に有機炭素を供給している可能性がある。

珪藻は世界中の海に存在する単細胞生物であり、炭素の吸収において重要な役割を果たしています。また、海洋の食物連鎖において欠かせない存在です。これまで珪藻は光合成のみによって炭素を取り入れていると考えられていました。しかし、新しい研究により、Cylindrotheca closterium という珪藻が多くの海洋サンプルで有機炭素を取り込んでいることが判明しています。

カリフォルニア大学サンディエゴ校のカーステン・ゼングラー教授は、珪藻が光合成を行うだけでなく、有機炭素をも消費することを明らかにしました。この発見は炭素循環の理解を変える可能性があります。研究チームは、タラ号海洋探査から得たデータを用いて、こうした行動を詳しく解析する遺伝子モデルを利用しました。このような詳細なモデルが全球的に適用されたのは初めてのことです。

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今日 · 9:08

ストレス管理で衝動的行動を抑制する研究

研究では、ある種の細菌が珪藻に有機炭素を提供する可能性があることがわかりました。これにより、珪藻は成長し酸素を生成し、海洋食物網にとって重要な役割を果たします。研究チームは、海水の温度、pH、塩分濃度など、さまざまな要因を調査しました。これらの要因と珪藻の非光合成活動の間には関連が見られませんでしたが、珪藻と共生する細菌との間には強い関連性があることが判明しました。

混合栄養とは、ある生物が光合成と有機炭素の摂取の両方を行うことを指します。これらの行動が珪藻のこのような振る舞いに影響している可能性があります。研究者たちは、この発見が細菌と珪藻の相互作用、及びそれが炭素循環に与える影響に関するさらなる研究を促進することを期待しています。

カリフォルニア大学サンディエゴ校のチームは、さまざまな珪藻種の間でどの程度一般的に混合栄養が見られるかを探るプロジェクトを拡大しています。以前の実験室での研究ではこの行動が示唆されていましたが、これまで海洋ではテストされていませんでした。研究者たちは、高度なゲノムスケールモデリングを活用することでこの問題を解決し、遺伝子発現データから活発な代謝プロセスを特定しました。

チームは、このパートナーシップから細菌が何を得ているのかまだ模索中です。彼らの研究が、現在の炭素循環モデルの見直しを促すことを期待しています。珪藻がどのように炭素を取り入れるかを理解することは、気候変動に取り組む上で重要である可能性があります。これは海洋生物学と炭素循環研究における有望な進展です。