私たちの地球上の生命は地表に限定されず、地下深くまで広がっています。しかし、科学者たちは、この「地球の地下」に何が、どれくらいの数の生物が住んでいるのかを徐々に明らかにし始めているところです。深層炭素観測所は、その最初の評価を発表し、印象的な結果をもたらしました。したがって、深部生物圏のバイオマスは 1,500 万トンから 2,300 万トンの炭素で構成され、その体積は世界の海洋すべてを合わせた量の 2 倍になります。私たちの地球上のすべての細菌と古細菌の約 70 パーセントは、この地下王国に属しています。
長い間、私たちの惑星の地殻深部の岩石は、常に暗闇があり、巨大な圧力があり、栄養素が豊富に入手可能ではないため、生命にとって敵対的なものであると考えられていました。しかし、これによって生命が「地球の地下」にまで植民地化するのを止めることはできない、それどころか、それどころか、ということが今では明らかになっています。繰り返しの掘削により、数キロメートルの深さでも単純な生物、主に細菌と古細菌が見つかることが判明しましたが、真核生物も見つかりました。それらは太陽光からではなく、岩石の深部で発生するメタン、水素、金属などの化学物質からエネルギーを得ています。しかし、深部生物圏がどの程度の範囲にあり、どの程度の深さに到達し、そこに存在する生物多様性がどれほど大きいのかは、ほとんど不明のままである。
これを明らかにするために、研究者らは深層炭素観測所プログラムの一環として、過去10年間に大陸や海底など世界のさまざまな地域で数百件の掘削を実施した。彼らは、細胞の存在について得られた物質を検査しましたが、遺伝子分析法も使用しました。これらにより、岩石の胞子に存在する DNA に基づいて、そこに何が生息しているのか、あるいは生き残っているのかを知ることが可能になりました。 「10年前、私たちはほんの一握りの場所だけをサンプリングしました。深層生命が存在する可能性が高いと考えられる場所だけでした」とテネシー大学ノックスビルのカレン・ロイドは説明する。 「当時、私たちは地下生物圏を支配する細菌や微生物の生理機能についてもほとんど知りませんでした。」しかし、それは今では変わりました。
深さ10キロメートルまでの生命
プロジェクトの結果は、深層生物圏の生命についてのまったく新しい、より包括的な見方を提供します。彼らは、少なくとも地表と同じくらい、あるいはそれ以上の生命が地下に存在していることを明らかにしています。分析によると、地下バイオマスは1500万トンから2300万トンの炭素に相当し、地下岩石1立方キロメートル当たり7.5トンに相当する。この量は、全人類の炭素質量を合わせた量の 245 ～ 385 倍に相当すると研究者らは報告しています。深層生物圏の体積は 200 ～ 230 万立方キロメートルに及び、これは世界の海洋すべての体積の 2 倍に相当します。
「深い地下世界の探検は、アマゾンの熱帯雨林への探検に似ています。どこにでも生命が存在し、予想外で珍しい生物の印象的な多様性を見つけることができます」とウッズホールの海洋生物学研究所のミッチ・ソーギンは説明します。新しいデータによると、地下生物の生息域は地表から5キロメートル下、海面下10キロメートルにまで広がっています。しかし、絶対的な下限がどこにあるのかはまだわかっていない、と研究者らは強調する。しかし、このような人を寄せ付けない深海に住んでいるのは誰でしょうか？結局のところ、そこには暗闇、閉じ込め、暑さが蔓延しているだけでなく、プレッシャーも計り知れません。たとえば、深さ 4 キロメートルでは、海面よりも約 400 倍大きくなります。
地上よりも地下にある
分析の結果、この極端な生活環境は細菌と古細菌が支配していることがわかりました。これらの生物は深層生物圏に非常に多く存在するため、そのうちの 70 パーセントもが地表の下に生息している可能性があります。研究者らの報告によると、遺伝的多様性は少なくとも地球上の多様性に匹敵するが、おそらくそれを超える可能性さえある。現在発見されている地下世界の微生物の大部分は、まだ研究対象としてまったく知られておらず、さらに詳細には特定されていません。唯一明らかなことは、彼らのほとんどが地下生活に非常に適応しているため、代謝、エネルギーバランス、ライフスタイルが地上の住民とは大きく異なるということです。オレゴン州立大学のリック・コルウェル氏は、「地球深部のこのような極度に貧しい過酷な条件下で、それらの代謝がどのようにして生命を可能にしているのかについて、私たちはまだほとんど驚嘆し、推測することしかできません」と語る。
そして、深部生物圏の生活環境に関する他の多くの疑問はまだ解決されていません。たとえば、これらの生命体がかつて地表で発達し、その後初めて深部に移動したのかどうかはまだ不明です。あるいは、その起源が深部、たとえば熱水噴出孔にあるのかどうか。また、これらの生物の多くは、生存のためにどのようなエネルギー源や栄養源を使用しているのかも不明です。 「深層生物圏に関する私たちの研究は、多くの新しい知識をもたらしましたが、同時に、地球の表面の下にある生命について、私たちがいかに学ばなければならないかということも認識しました」とコルウェル氏は言います。
出典: 深炭素観測所 (DCO)
