それらは膨大な量のバイオマスを分解し、それによって海洋の炭素循環を形成します。研究者たちは現在、海水中のバクテリアについて驚くべきことを発見しました。これは最も一般的な種ではありませんが、特に大量の有機物質を分解し、その過程で二酸化炭素を放出する希少種です。海洋のバクテリアの 3 パーセント未満は、全酸素の 3 分の 1 を消費します。科学者らは、今回の研究結果は、陸上生物と気候の発展にとって極めて重要な海洋炭素循環のメカニズムに新たな光を当てたと述べている。
シロナガスクジラからカニに至るまで、海洋生物というと、通常、その動物の膨大な生物多様性にスポットライトが当てられます。しかし、「目立たない世界大国」の多様性はさらに大きく、1 リットルの海水の中に数十万の異なる種類の細菌が見つかります。これらは非常に重要な小さな生き物です。微生物はさまざまな有機物質を代謝しますが、これは最終的に光合成を行う生物のバイオマス蓄積によるものです。これらの細菌のほとんどは、有機物質からエネルギーを得るために酸素を呼吸し、その過程で二酸化炭素を生成します。これらの微生物は、その総質量が巨大であるため、海洋炭素循環を支配しており、他のすべての海洋生物を合わせたよりも多くの有機物を変換します。
目に見える重要な小さなもの
海洋細菌はその重要性にもかかわらず、比較的ほとんど研究されていません。これまでのところ、これらの微生物の代謝率については大まかな情報しかありません。これまで研究者は、特定の体積内の細菌の総呼吸活動の合計を単純に記録し、それを存在する微生物の数で割っていました。このため、呼吸活動に種特有の違いがどの程度あるのかは不明のままでした。この「ブラックボックス」についてより詳細な洞察を得るために、国際研究チームは、個々の細菌種の呼吸活動を測定できる方法を開発しました。
彼らは蛍光プローブを使用します。細胞が呼吸するほど、これらのマーカーはより多く光り始めます。このシステムは個々の細菌細胞の蛍光を検出し、シグナルの強さに応じて細胞を分類します。次に、それらがどのような種類の細菌であるかを調べるために遺伝子分析が行われます。この研究のために、科学者らはメイン湾、地中海、大西洋と太平洋の細菌群集を調査した。
食欲旺盛な希少種
研究チームは、通気性における種特有の違いが時として非常に大きいことを示すことができた。 「海水中の個々の細菌種の呼吸活動は、最大で千倍も異なる可能性があります。私たちは、呼吸活動が最も高いのはまさに海洋に数が少ない細菌である一方、非常に一般的な細菌は呼吸活動が低いことを発見しました」と共著者であるウィーン大学のゲルハルト・ヘルンドル氏は述べています。これは、海洋の炭素循環にとって、海水中に大量に発生する微生物よりも希少な細菌の方が全体的に重要であることを意味すると科学者らは結論づけている。 「これは生態学や生物地球化学サイクルを考えるときによくある誤解です。特に重要なのは、最高濃度で変性する生物や栄養素のグループではなく、低濃度でのみ発生するものが非常に多いのです」とハーンドルは説明する。
しかし、このパターンの背後には何が考えられるでしょうか? 「どうやら、非常に活性の高いバクテリアは、他の生物に大量に食べられているため、発生頻度は低いようです。活動が活発であることは、損失率が高いことも意味します」とハーンドル氏は言います。 「海中で確実に高い炭素フラックスを確保しているのは少数の細菌種だけであることが明らかになりつつありますが、大部分の細菌はあまり活動的ではなく、成長が遅く、ほとんど草を食むこともありません」と科学者は説明します。
彼と彼の同僚が指摘しているように、このことは、これまで地球規模の生物地球化学モデルに組み込まれていた浮遊細菌の代謝活動に関する情報がいかに粗かったかを明らかにした。彼らの手法を使用すると、この「ブラック ボックス」を照らすことができるようになります。 「海洋は地球規模の炭素循環の大部分を担っているため、この新しい発見は、炭素循環などの地球規模の栄養循環の研究に大きな影響を及ぼします」とハーンドル氏は結論づけています。
出典: ウィーン大学、専門記事: Nature、doi: 10.1038/s41561-022-01081-3
