人生が熱くなりすぎるのはどのようなときですか?研究者らは、地球の生存限界に関する新たな洞察を報告しています。彼らは、ますます高温になる海底下の深さにおける微生物の温度限界を調査しました。極限の生息地からのコアサンプルの分析は、一部の超好熱性細菌が摂氏 120 度までの環境でもまだ存在できることを示唆しています。
生物圏という言葉を考えるとき、私たちは地表や海洋に生息する色鮮やかな生物の多様性を思い浮かべます。しかし、ここ数十年の研究により、生物圏には私たちからほとんど隠されたままの大部分があることが明らかになりました。地表の下、特に海底下の堆積層には、数メートルの深さに膨大な量の微生物が存在しています。キロメートル。しかし、この生息地はまだ謎に包まれています。未解決の問題は、その限界がどこにあるのか、そして何がそれを決定するのかということです。栄養素の利用可能性と圧力に加えて、制限要因は温度である可能性があります。地球の中心にますます近づいているため、地球内部の高温が顕著になってきています。
いわゆる超好熱性細菌や古細菌は、地球上の一部の高温環境ですでに知られており、摂氏約 120 度の温度にも耐えることができます。しかし、海底の地下の微生物にとって暑すぎる温度になるのはどの時点でしょうか?ブレーメン大学海洋環境科学センター MARUM の参加を得た国際研究者チームがこの問題に取り組みました。科学者たちはドリルコアからのサンプルを検査しました。 「これまでのところ、堆積物が摂氏30度を超える深さに到達した科学的掘削はわずか数件だけです」と研究リーダーであるMARUMのカイ・ウーヴェ・ヒンリッヒス氏は説明する。 「したがって、T 限界探検の目的は、摂氏 120 度まで加熱された堆積物に深さ 1 km のボーリング孔を掘って、新たな科学の領域を探索することでした。そして私たちは成功しました」と科学者は言います。
海底深くの掘削
彼と彼の同僚が説明するように、摂氏 120 度の温度は通常、海底下約 4,000 メートルの深層でのみ見られます。それほど深く掘削する必要がないように、研究者らはこれらの温度がより浅い深さに存在するサンプリング場所を選択しました。深海掘削船「ちきゅう」は、日本沖の南海海溝でドリルコアを採取しました。そこで専門家らは水深4.8キロメートルを克服しなければならなかったが、地下を深さ1,180メートル掘削するだけで摂氏120度に達することができたと科学者らは報告している。これにより、さまざまな温度範囲から材料を入手できるようになりました。
サンプル中の微生物を検出できるようにするために、サンプルの一部はヘリコプターで日本のクリーンルーム研究所に運ばれました。そこでは、生命体を可視化し、その代謝プロセスを実証するために、分子生物学の最新技術を使用してそれらが検査されました。 「高品質で制御可能な研究環境で陸上で研究の一部を実施しなければ、遠征の目標は達成できなかったでしょう」と、共著者である独立行政法人国立研究開発法人高知基幹研究所の諸野有紀氏は語る。海洋地球科学研究機構 (JAMSTEC) 。
熱いのが好きな人もいます
研究チームが報告しているように、さまざまな温度範囲でのサンプルの分析結果には驚くべき減少とその後の増加が見られました。「驚くべきことに、微生物の個体数密度は約 45 度の温度で崩壊します」と共著者の稲垣文雄氏は述べています。海洋研究開発機構「そして、摂氏 120 度までのより深い、さらに暖かいゾーンで細胞と微生物の活動を再び検出することができました。」科学者らのさらなる報告によると、メタンは人口密集地帯で温度範囲80度までの生物学的代謝プロセスを通じて生成される。摂氏120度までのさらに高温の領域では、研究者らは細胞濃度の増加が酢酸塩を分解する超好熱性微生物によるものであることを証明することができた。
もう1つの結果は、摂氏45度を超える気温の地域では、研究者が微生物を検出できなかった地域と人口の多い地域が交互に存在することだった。 「この結果は興味深いものです。熱い海底には、一見ほとんど生命が存在しないように見える深さの間隔が広範囲に存在することを示唆しています」と稲垣氏は言う。また、研究では、栄養細胞の濃度は45度を超える温度で急激に減少し、堆積物1立方センチメートルあたり100細胞未満のレベルにしか達しない一方、「眠っている」細胞の濃度は急速に増加し、85度で最大に達することも示した。摂氏。これらのいわゆる内生胞子は、状況が許せばすぐに再活性化して生存モードに切り替えることができる特定の種類の細菌の細胞です。 「一部の専門家は困難な条件に適応でき、地質学的期間の間、一種の深い眠りを続けることができます」と稲垣氏は言う。
共著者である MARUM の Verena Heuer 氏は、次のように結論付けています。 「私たちはそれを予想していませんでした」と科学者は強調する。しかし、洞察は依然として特定の地域からのサンプルであるため、海底下の深さは依然として謎に包まれています。しかし、研究分野は今後も発展し続けるだろう。「あらゆる掘削が新たな洞察への窓を開く」とホイヤー氏は言う。 「遠征のたびに、技術的および分析的手法がさらに開発され、そのたびに、さまざまな経験と新しいアイデアを持つ人々が科学的疑問に答えるために集まります。そしてそれがそれを非常に魅力的なものにしているのです」と科学者は言います。
出典: MARUM、専門記事: Science、doi: 10.1126/science.abd7934
