従来の通念によれば、湿地や水域は主にバクテリアが酸素の乏しい堆積物中でこの温室効果ガスを生成するときにメタンを放出します。しかし今回、研究者らは、藍藻が海洋、内陸水域、そして土壌でもメタンを生成していることを発見した。実験室での実験が示したように、シアノバクテリアは太陽光の下だけでなく、酸素が存在するかどうかに関係なく、暗闇でも光合成中にガスを生成します。シアノバクテリアの大量発生が頻繁に発生していることを考えると、これらの微生物は地球規模のメタン循環においてこれまで過小評価されていた役割を果たしている、と研究者らは述べている。
二酸化炭素に次いで、メタン (CH4) は大気中で 2 番目に重要な温室効果ガスです。メタンの割合は大幅に低いものの、100 年間で 28 ～ 34 倍の温室効果があります。人為起源に加えて、メタンは主に湿地、水域、堆積物から放出されます。メタンの主な生成者は、これまで、低酸素条件下でこのガスを生成する古細菌のグループの微生物であると考えられていました。しかし、研究者らが最近発見したように、一般的な考えに反して、酸素の存在下でもメタンが生成される可能性があることを示す証拠が増えている。たとえば、十分に空気を含んだ湖の表層などである。彼らのデータによると、世界の湖からのメタン排出量の 60% は、このいわゆる酸素性メタンの生成によるものである可能性があります。しかし、誰がこのメタンを生成するのかは当初不明のままだった。
すべての文化におけるメタン生成
未知のメタン生成物質の探索において、シュテクリンにあるライプニッツ淡水生態学および内水産漁業研究所のミナ・ビジック氏とその同僚たちは現在、特定の疑惑を調査している。以前の観察に基づいて、彼らはシアノバクテリアがこのガスの発生源である可能性があるかどうかを調査した。 。研究のために、彼らは海、内水、土壌に由来するこれらの光合成単細胞生物の 13 種を実験室で培養しました。すべてのシアノバクテリアは、同位体 C-13 で標識された炭酸水素ナトリウムを炭素源として受け取りました。これにより、研究者は生物が生成するメタンを明確に検出し、質量分析を使用してその量を測定できるようになりました。
分析の結果、すべての培養物中のシアノバクテリアがメタンを生成することが示されました。量は 1.71 ～ 1337 パーミルの間で変化しました。研究者らが報告しているように、メタン生成は、培養液が高度に酸素化されたときや藍藻の光合成活動中にも発生した。暗闇の中でメタンの放出は続いたが、わずかに減少した。 「これらの結果は、シアノバクテリア自体がメタンを生成することができ、このプロセスがおそらくシアノバクテリアの一般的な細胞代謝に直接関係していることを明らかに示しています」とBizicらは報告している。彼らは、単細胞生物が二酸化炭素をメタンに変換するメカニズムは光合成と密接に関連しているのではないかと考えています。これには、光合成中にのみ生成される分子が必要である可能性があります。 「シアノバクテリアによるこの光駆動メタン生成の正確な生化学反応経路は、今のところ不明のままであり、さらなる研究が必要である」と研究者らは述べている。
メタンサイクルにおける新たなプレーヤー
それにもかかわらず、科学者らが説明しているように、新しい結果はすでに地球規模のメタン循環に新たな光を当てている。生物起源のメタンは古細菌によって嫌気的にのみ生成されるという古いパラダイムは、明らかにもう当てはまりません。その代わりに、シアノバクテリアも現在ではメタン生成に関与していることが証明されており、したがって世界中のほぼどこにでも存在する生物となっています。 「シアノバクテリアは遍在しており、光がある文字通りどんな環境でも見つけることができます。さらには地表下の暗い窪地にも存在します」とビジック氏と彼女のチームは言う。さらに、藍藻は幅広い温度、塩分、栄養素で生育し、人工光が特徴的な生息地にも定着します。 「このことを考慮すると、代替代謝経路を通じてメタンを生成するそれらの能力は、地球の現在および将来のメタン予算にとって重要なものとなる」と研究者らは述べている。 「これは、過剰な肥料と地球温度の上昇によりシアノバクテリアの大量増殖が増加しているという事実を考慮すると特に当てはまります。」
Bizic 氏らの説明によれば、これは肯定的なフィードバックを引き起こす可能性さえあります。藻類の発生が増えれば、シアノバクテリアはより多くのメタンを大気中に放出します。この温室効果ガスは気候変動の一因となり、その結果、藻類の繁殖が促進されます。
出典：Mina Bizic (ライプニッツ淡水生態学および内陸水産研究所、Stechlin) 他、Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.aax5343
