Elucidation of high pressure resistance mechanism of the deepest sea amphipods

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K05835
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Toyo University (2019-2020); Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (2018)
• Principal Investigator: Kobayashi Hideki 東洋大学, バイオ・ナノエレクトロニクス研究センター, 客員研究員 (40399564)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: カイコウオオソコエビ / 外骨格 / 結晶性炭酸カルシウム / 炭酸塩補償深度 / アルミニウム / グルコノラクトン

Outline of Final Research Achievements

Hirondellea gigas is a deep-sea amphipod that lives in the sea bottom where is deeper than 8000 m. In this study, we analyzed the exoskeleton of Hirondellea gigas. As a result, the presence of crystalline calcium carbonate was confirmed as in ordinary exoskeleton of crustaceans. Since H. gigas inhabits deeper than the carbonate compensation depth (about 5000 m), crystalline calcium carbonate should dissolve in the sea. Therefore, it was expected that some kind of protection mechanism would exist to protect crystalline calcium carbonate in the exoskeleton. Then, characteristic X-ray diffraction was performed on the surface of the exoskeleton. As a result, it was found that aluminum covers and protects the exoskeleton surface. It was also found that aluminum was extracted from seafloor sediments with gluconolactone.

Free Research Field

海洋生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的な意義は、カイコウオオソコエビの深海適応機構の一つが解明されたことにある。また、アルミニウムを生物が利用した報告はなく、カイコウオオソコエビが初めての例であった。さらに、２℃という低温、１００MPaという高水圧下において海底堆積物からアルミニウムを抽出できる物質を発見した。
社会的意義は、地球温暖化ガス発生量２位の冶金産業において、エネルギーを使わず、鉱物からアルミニウムを抽出できる方法を示したことにある。カイコウオオソコエビのグルコノラクトンによるアルミニウム抽出は、鉱物から低温、弱酸性下で可能であり、環境負荷が非常に低かった。今後の地球温暖化対策の一つとして期待できる。