ガスハイドレート鉱床形成過程における生物地球化学的続成作用の解明

• 研究課題/領域番号: 15H05335
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境影響評価
• 研究機関: 北九州市立大学 (2017-2018); 九州大学 (2015-2016)
• 研究代表者: 柳川 勝紀 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (50599678)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円); 2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2015年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
• キーワード: ガスハイドレート / メタン / 嫌気的メタン酸化 / 炭酸塩ノジュール / 海底下生命圏 / メタンハイドレート / アーキア / 海洋資源 / 深海環境 / 生態学 / 天然ガス / 鉄還元 / 海洋生態 / 海洋環境 / 活性測定 / メタノール

研究成果の概要

深海底に分布するガスハイドレートが微生物によって受ける続成作用を，生物地球化学の観点から解析した．堆積物中のメタンは，系統的に多様な嫌気的メタン酸化アーキアの一群によって分解を受けていた．嫌気的メタン酸化アーキアは堆積物中で棲み分けをしており，それは物理化学環境に依存的であった．また，堆積物のみならず，堆積物中に埋没する炭酸塩ノジュール内にも微生物が生息し，メタンを酸化していることが示唆された．さらに，ガスハイドレート胚胎堆積物中ではメタノールの異化的分解とメタノールの生産が活発であることも高感度微生物活性測定法から示唆された．

研究成果の学術的意義や社会的意義

ガスハイドレートは，深海底に広く分布し，次世代エネルギー資源として期待される．一方で，その海底資源の起源を知る上での手がかりとなる炭化水素は微生物活動によるメタンの消費や付加を受けることが本研究から明らかとなった．ガスハイドレート鉱床成因への微生物の寄与と資源ポテンシャルに与える影響を考慮する際，深海堆積環境における様々な生物地球科学的続成作用における素過程に着目する必要がある．

研究成果

• [国際共同研究] ドイツ連邦地球科学天然資源研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)
• [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)
• [雑誌論文] Methanofervidicoccus abyssi gen. nov., sp. nov., a hydrogenotrophic methanogen, isolated from a hydrothermal vent chimney in the Mid-Cayman Spreading Center, the Caribbean Sea (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakai Sanae、Takaki Yoshihiro、Miyazaki Masayuki、Ogawara Miyuki、Yanagawa Katsunori、Miyazaki Junichi、Takai Ken
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 69 号: 4 ページ: 1225-1230
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.003297
  • 査読あり
• [雑誌論文] A primordial and reversible TCA cycle in a facultatively chemolithoautotrophic thermophile (2018)
  • 著者名/発表者名: Nunoura Takuro、Chikaraishi Yoshito、Izaki Rikihisa、Suwa Takashi、Sato Takaaki、Harada Takeshi、Mori Koji、Kato Yumiko、Miyazaki Masayuki、Shimamura Shigeru、Yanagawa Katsunori、Shuto Aya、Ohkouchi Naohiko、Fujita Nobuyuki、Takaki Yoshihiro、Atomi Haruyuki、Takai Ken
  • 雑誌名: Science 巻: 359 号: 6375 ページ: 559-563
  • DOI: 10.1126/science.aao3407
  • 査読あり
• [雑誌論文] 熱水域掘削に基づく新しい熱水系描像と生命圏の限界：IODP 331次航海の成果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石橋純一郎，柳川勝紀，高井研
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 123 号: 4 ページ: 237-250
  • DOI: 10.5575/geosoc.2017.0014
  • NAID: 130005858669
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • 年月日: 2017-04-15
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Eukaryotic diversity in late Pleistocene marine sediments around a shallow methane hydrate deposit in the Japan Sea (2017)
  • 著者名/発表者名: Kouduka M.、Tanabe A. S.、Yamamoto S.、Yanagawa K.、Nakamura Y.、Akiba F.、Tomaru H.、Toju H.、Suzuki Y.
  • 雑誌名: Geobiology 巻: 15 号: 5 ページ: 715-727
  • DOI: 10.1111/gbi.12233
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gas hydrate estimates in muddy sediments from the oxygen isotope of water fraction (2017)
  • 著者名/発表者名: Kano Akihiro、Miyahara Reina、Yanagawa Katsunori、Mori Taiki、Owari Satoko、Tomaru Hitoshi、Kakizaki Yoshihiro、Snyder Glen、Shimono Takaya、Kakuwa Yoshihiro、Matsumoto Ryo
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 470 ページ: 107-115
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2017.08.027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Defining boundaries for the distribution of microbial communities beneath the sediment-buried, hydrothermally active seafloor (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa K, Ijiri A, Breuker A, Sakai S, Miyoshi Y, Kawagucci S, Noguchi T, Hirai M, Schippers S, Ishibashi J, Takaki Y, Sunamura M, Urabe T, Nunoura T, and Takai K
  • 雑誌名: The ISME Journal 巻: 11 号: 2 ページ: 529-542
  • DOI: 10.1038/ismej.2016.119
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biogeochemical Cycle of Methanol in Anoxic Deep-Sea Sediments (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa K, Tani A, Yamamoto N, Hachikubo A, Kano A, Matsumoto R, Suzuki Y
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 31 号: 2 ページ: 190-193
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME15204
  • NAID: 130005158502
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular and isotopic composition of volatiles in gas hydrates and in pore water from Joetsu Basin, eastern margin of Japan Sea (2015)
  • 著者名/発表者名: Hachikubo A, Yanagawa K, Tomaru H, Lu H, Matsumoto R
  • 雑誌名: Energies 巻: 8 号: 6 ページ: 4647-4666
  • DOI: 10.3390/en8064647
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro high-pressure incubation and activity measurement of deep-sea methanogenic archaea (2015)
  • 著者名/発表者名: Tasumi E, Yanagawa K, Miyazaki J, Takai K
  • 雑誌名: Springer Protocols Handbooks 巻: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1007/8623_2015_111
  • ISBN: 9783662531075, 9783662531082
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 極限環境微生物による物質循環 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳川勝紀
  • 学会等名: 実践的火山専門教育拠点コロキウム
• [学会発表] Microbial life beneath deep-sea hydrothermal vent (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Yanagawa
  • 学会等名: International Symposium on Plant Signaling and Behavior
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたコクワガタ幼虫の腸内微生物叢の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三島達也，細谷忠嗣，柳川勝紀，荒谷邦雄
  • 学会等名: 日本昆虫学会
• [学会発表] メタンを喰らう―暗黒地下圏微生物の生き様― (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳川勝紀
  • 学会等名: 第7回広島大学・海洋研究開発機構合同シンポジウム ―生命地球科学の最前線―
  • 招待講演
• [学会発表] Biogeochemical cycle of methanol in anoxic deep-sea sediments of the eastern Japan Sea (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa K., Tani A., Yamamoto N., Hachikubo A., Kano A., Matsumoto R., Suzuki Y.
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Co-occurrence and Metabolic Consequences of Candidate Bacterial Phyla and Anaerobic Methane Oxidizing Archaea in the Deep Crustal Biosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Ino K, Hernsdorf AW, Konno U, Kouduka M, Sunamura M, Hirota A, Togo Y, Ito K, Fukuda A, Iwatsuki T, Mizuno T, Komatsu D, Tsunogai U, Yanagawa K, Ishimura T, Amano Y, Thomas B, Banfield JF, Suzuki Y.
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Biogeochemical cycle of methanol in anoxic deep-sea sediments of the eastern Japan Sea (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa K., Tani A., Yamamoto N., Hachikubo A., Kano A., Matsumoto R., Suzuki Y.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Co-occurrence and Metabolic Consequences of Candidate Bacterial Phyla and Anaerobic Methane Oxidizing Archaea in the Deep Crustal Biosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Ino K., Kouduka M., Sunamura M., Yanagawa K., Ishimura T., Suzuki Y.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会