それなしでは機能しません。しかし、生き残るためにどれだけのエネルギーがあれば十分でしょうか?今回の研究では、海底の微生物は驚くほど倹約的で、生存に必要なエネルギーはこれまで知られていたよりもさらに少ないことが判明した。科学者らは、この結果が地球上の存在の限界と他の天体における生命の可能性を明らかにしたと述べている。
地球上の生命の性質について考えるとき、私たちは通常、地表や海洋に存在する植物、動物、藻類、細菌を思い浮かべます。しかし、以前から知られていたように、私たちからはほとんど隠されたままの巨大な生物圏が存在します。膨大な量の微生物が海洋の地下に存在しています。国際研究チームは現在、これらの生物に関する別の研究を行っています。
「海洋地下の生物に関するこれまでの研究は、主にそこに誰がどの程度存在するかに焦点を当ててきました。今、私たちはこれらの生き物に関する生態学的な疑問をさらに深く掘り下げています」と、共著者である南カリフォルニア大学ロサンゼルス校のジャン・アメンド氏は言う。研究者らは、すべての生物が代謝を維持し、生体分子の成長、修復、置換などの重要な機能を確保できるようにするエネルギー消費に焦点を当てました。
神秘的な生息地の全景
研究チームは、世界中の海底から採取したドリルコアの結果を利用した。彼らはデータを使用して、最も重要な生命体や生物地球化学プロセスを含む海洋地下の生物圏の全体像を作成しました。次に科学者たちは、海底におけるエネルギーの世界的な利用可能性を示すモデルを作成しました。さらに詳細を解明するために、彼らは炭素と微生物の分布と量に関するデータと生化学的プロセスの速度を組み合わせた。これにより、海洋地下の微生物がエネルギーを変換する速度を推定することができました。
この結果は、一部の細菌がこれまで考えられていたよりもはるかに少ないエネルギーで海洋地下で生存できることを示している。ミニマリズムとは想像するのが難しいです。 「平均的な人は約 100 ワットの電力を消費します。これは、シーリングファン、ミシン、または標準的な電球 2 個にほぼ相当します。 「私たちの計算によると、深海の堆積物に存在する平均的な微生物は、人間の約50兆分の1のエネルギーで生きていることが分かりました」とロンドンのクイーン・メアリー大学のジェームズ・ブラッドリー氏は言う。 「彼らの多くは、ほとんど活動的でない状態で暮らしています。それらは成長したり、分裂したり、発展したりすることはありません。 「これらの微生物は死んでいませんが、生き残るためにこれまで考えられていたよりもはるかに少ないエネルギーを消費します」と科学者は言います。
彼と彼の同僚が報告しているように、彼らの世界的な目録はまた、海洋堆積物の約 2.7 パーセントだけが「酸素」であること、つまり地球上の大部分の生命を可能にする酸素を含んでいることを明らかにしました。したがって、大部分は「無酸素」であり、メタンを生成する微生物の生息地（堆積物の64.3パーセントに含まれる）であり、次にエネルギー源として硫酸塩を使用する生物が続くと科学者らは報告している。地球の海洋堆積物に含まれる微生物は、ほとんど活動を示さないものの、その総質量が膨大であるため、依然として地球の炭素と栄養素の循環に大きく貢献している、と研究者らは強調している。
限界で生き残る
彼らの説明によると、極度の範囲に住む生物は、単に生きていくためにごく微量のエネルギーしか消費しない可能性が高く、そのエネルギーは損傷した部品を交換したり修理したりする「メンテナンス」に使用されます。科学者らは、海底深部の微生物の多くは、数千年から数百万年前に浅い沿岸地域に住んでいた個体群の残骸であると疑っている。その後、彼らはどんどん深く埋もれ、膨大な期間生存できるような存在形態に陥りました。
研究者らによると、今回の結果は、生命を構成するものについての私たちの定義と、地球やその他の場所での生命の限界についての根本的な疑問を引き起こしているという。 「この結果は、地球上の生命の性質と限界だけでなく、宇宙の他の場所にも疑問を投げかけています」とブラッドリー氏は言う。 「たとえば、火星や木星の衛星エウロパに生命が存在する場合、エネルギーが限られた天体の地下に避難する可能性が最も高いでしょう。 「そして、微生物が生き残るために数ゼプトワットの電力しか必要としないのであれば、惑星や衛星の氷の表面の下には、長い間休眠していても、技術的にはまだ『生きている』生物の残骸が存在する可能性がある」と同氏は述べた。
出典: ロンドンのクイーン・メアリー大学、専門記事: Science Advances、doi: 10.1126/sciadv.aba0697
