海底には多くの細菌が生息しており、温室効果ガスであるメタンを分解し、メタンが大気中に入るのを防ぎます。現在、これらの微生物は水の上層まで上昇することができ、上昇する気泡とともに移動することが示されています。海洋メタン源からのこれらの「バブルタクシー」は、ガス1ミリリットルあたり最大2万個の細菌を輸送できると研究者らは判断した。
メタンは、気候に対する影響が二酸化炭素の約 30 倍大きいため、最も強力な温室効果ガスの 1 つです。したがって、それがどこから、どの発生源から大気中に侵入するかを知ることが重要です。天然ガス採掘などの人間の活動に加えて、このガスは、解凍した土壌や海底のガス井などから自然に生成および放出されます。
メタンを食べる人たちはどこから来たのでしょうか？
しかし、通常、海底で放出されたメタンガスのうち水面に到達するのは少量だけです。上部の堆積物層にはすでに無数のメタン分解細菌や古細菌が存在し、ガスが確実に分解され、酸化されて二酸化炭素などになります。これは、メタンが気泡の形で水柱に上昇する、いわゆるシープ、つまり海底ガス源では異なります。そこではガスの上昇が早すぎることが多く、堆積物中の微生物メタンフィルターが機能しなくなることがあります。
しかし、少し前に、研究者たちは、このようなガス漏れを調査する際にある特異性に気づきました。「メタン酸化細菌が、メタン湧出部の上の水柱でより頻繁に発生していることが注目に値します」と、バルト海研究所ライプニッツ研究所ヴァルネミュンデのセバスティアン・ジョーダン氏は報告しています（IOW） ）。 「長い間、これらの微生物がどのようにしてそこで個体数密度を増加させることができるのかは不明でした。なぜなら、これらの微生物は繁殖が遅く、常に流れに流されてしまうからです。」これらの微生物がガスとともに上層の水層に到達した可能性があることは明らかでした。
ガスバブルの中にいた何千人もの「旅仲間」
この現象をより詳細に研究するために、ジョーダンと彼の同僚は現在、特別に開発された装置「バブルキャッチャー」を使用して、カリフォルニアの海岸にあるいくつかのメタンの湧出物とそこに生息する細菌をより詳しく調べました。この装置を使用すると、上昇する気泡を汚染することなく捕捉できるため、微生物分析用のサンプルを取得できます。研究のために、科学者らはさまざまなレベルで泡立っているいくつかのメタン泉から気泡をサンプリングし、堆積物中、気泡上、および水柱中のメタノトローフ細菌の数を調べた。さらに、泡に付着した微生物のメタン分解活性を現地で実験しました。
これは、上昇するメタンの泡が実際にガスだけでなく微生物も水面に向かって輸送していることを示しました。メタンが海底から現れるのが遅いほど、これらの「バブルタクシー」にはより多くのバクテリアが含まれることになります。ガスの流れがかなり強くなっているため、それはわずか約 200 です」とジョーダンは報告しています。遺伝子分析により、泡の中の微生物が海底から来たことが証明されました。「堆積物中には、例えばメチロモナス科の同じメタン分解微生物と、シクロクラスティクス属の石油分解細菌を検出することができました。泡の上でも水柱でも」とジョーダンは言う。
追加の実験では、膀胱タクシー内を移動する細菌が上昇中に非常に活発であることも示されました。 3 日後、メタンの泡が閉じ込められたサンプルは、閉じ込められていないサンプルに比べて 1,000 倍高いメタン酸化速度を示しました。
他の生息地にとっても重要
研究者らによると、その結果は、海底のメタン分解微生物が実際の生息地を超えて重要な意味を持っていることを証明しているという。 「この研究は、堆積物の微生物が気泡輸送を通じて水柱内の細菌群集にどのような影響を及ぼし、気候に関連するメタン還元などの重要な生物地球化学的プロセスに関与しているかを、決定的な全方位的な観点で初めて示した。」 IOW のプロジェクト リーダー、オリバー シュメール氏は次のように述べています。 「微生物のこの比較的速い垂直移動プロセスは、湖などの他の水生生息地や物質循環でも重要な役割を果たす可能性があります。」
出典: ライプニッツ・バルト海研究所ヴァルネミュンデ;専門記事: Scientific Reports、 doi: 10.1038/s41598-020-61446-9
