| Project/Area Number |
19K06853
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
Seto Mayumi 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (10512717)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 微生物生態 / 非平衡熱力学 / 数理モデリング / 生物エネルギー論 / 酸化還元反応 / 化学合成微生物 / 個体群動態 / ギブスエネルギー / 化学合成細菌 / 群集生態学 / 地球微生物学 / 個体群動態モデル / 生体エネルギー論 / 化学合成無機独立栄養 / 数理モデル / 微生物生態学 / 熱力学 / 種間相互作用 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
地球上の生物は光か化学反応のいずれかをエネルギー源として用いる。細菌や古細菌には鉄や水素や硫黄を利用した反応からエネルギーを得るものが存在し、彼らの存在は炭素や窒素の挙動に影響するだけで無く重金属の動態や毒性にも影響をもたらす。彼らの特徴は有機物を酸素で酸化する化学反応（好気呼吸）からエネルギーを得る動物と異なり、反応から獲得することができるエネルギー量が非常に低い点である。本研究では低エネルギー反応を利用する微生物の増殖動態をモデル化し、それらの微生物の増殖過程を理解し、個体群の相互作用と進化動態について理論的な理解を試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
The fundamental ecological theories have been developed based on observations of the Earth's surface ecosystems (e.g., terrestrial and coastal ecosystems). meanwhile, the deep subsurface environments also harbor enormous biomass, in which bacteria and archaea support primary production. The amount of energy available in the deep sea is far less than that available in surface ecosystems. In this study, we conducted a theoretical study using a population dynamics model to understand microbial communities and ecosystems that are independent of light as an energy source. The results revealed that microorganisms increase not only the reaction rate but also the energy conversion efficiency by passing metabolites to other microorganisms.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
地下生態系に存在する細菌や古細菌の多くは電子移動を伴う化学反応を利用して自らのエネルギーに転換し、生物生産を支える。こうしたエネルギー利用形態の生物は地球の最古の生命に近い形態であることが示唆されている。よって、光に依存しない微生物生態系を理解することは、初期生命が生態系を築くに至るプロセスを知るために役に立つ。また、生態学のこれまでの基盤理論に地下生態系の理論を追加し、比較することで、より普遍的な生態系理論の確立を目指すことができる。
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