2015 Fiscal Year Annual Research Report
海底堆積物内の微小空間可視化解析による地下微生物の地質学的生息限界の探究
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14J00199
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
浦本 豪一郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 微小マンガン粒 / 海底下微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究で南太平洋環流域の遠洋性粘土から発見されたミクロスケールの微小鉱物塊“微小マンガン粒”の微細構造や組成の解析を進めた．重液処理で鉱物塊を濃縮した試料を電子顕微鏡・放射光X線解析により観察・分析した．その結果，微細構造や組成の特徴から微小マンガン粒は1.縮れた糸状の構造をした鉄マンガン酸化物（vernadite）からなるタイプと，2.層状ケイ酸塩粘土鉱物のスメクタイトを主体とし，鉄マンガン酸化物を含むタイプに分類されることが分かった．これら微小マンガン粒について，地層の単位体積あたりに含まれる数を計測したところ，両タイプとも海底表層から地下最深部の白亜紀層まで存在し，地層試料1ccあたり1億～10億個含まれることが分かった．更に，全球規模での存在量を試算したところ，それぞれのタイプが10の29乗～30乗個存在することが分かってきた．
もう一点のテーマとして，海底地下の地層内環境における微生物細胞の電子染色による可視化解析も進めた．2014年度はリンタングステン酸による処理を施したが，鉱物粒子とコントラスト差が得られなかった．そこで，2015年度は重金属水溶液で複数回の電子染色を施す「オスミウム－チオカルボヒドラジド－オスミウム（OTO）法」を新たに導入して染色効果を検討した．日本近海やインド洋の海底掘削試料を処理し，走査電子顕微鏡－エネルギー分散形X線分析装置による観察・分析で，鉱物粒子に比べ，オスミウムの結合した粒子が高いコントラストを示す像が得られた．更に，大型放射光施設の高精細X線μCTにより，オスミウムのX線吸収端前後のエネルギーレベルで試料を測定したところ，オスミウム濃集域を特異的にコントラスト高めて検出できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
独自開発の試料処理技術によって海底下地層試料中から発見された微小マンガン粒の構造・組成の特徴，地球規模分布など明らかになってきたこと，また地層環境中における微生物配置の観察では新しい重金属付加技術を導入することで観察に進展がみられたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
外洋深海堆積物中に存在する微小マンガン粒は，金属元素の含有量を正確に見積もることを検討している．そのために，重液処理による濃縮に加え，微生物細胞を光学的特性によって分離するフローサイトメトリーも活用した試料処理を行っており，現在までに80％を超える高収率で微小マンガン粒を分離できるまでに至った．今後，分離試料の定量分析によって，外洋域における鉄やマンガンなどの金属元素の分布やその量を見積もり，地球表層での金属元素の物質動態に果たす微小マンガン粒の役割を議論する．これらのデータをまとめたのち，速やかに論文化を進める．
一方，海底下地層試料の微生物配置の可視化は，昨年度の重金属（オスミウム）付加処理で観察された粒子は微生物細胞のほか，類似の構造を有する有機物の可能性もあるため，今後，遺伝子蛍光染色を併用して，海底下で“生きていた微生物”の配置の可視化を進める．複合的な観察技術を用いて海底下生命の配置を原位置で明らかにし，鉱物粒子との相互接続関係など，地層環境の制約を受けた中で，生命がどのように生き残っているか実態を明らかにする．
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Research Products
(2 results)
