造礁サンゴを用いたアラゴナイト・カルサイト問題への挑戦

• 研究課題/領域番号: 17H05034
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 水圏生命科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 樋口 富彦 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (40570510)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2017年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
• キーワード: アラゴナイト / カルサイト / 造礁サンゴ / バイオミネラリゼーション

研究成果の概要

海水中のMg/Caが低い白亜紀は、カルサイトを作りやすい海水組成であり、Mg/Ca比で考えるとカルサイトのサンゴが生息していた可能性はある。しかし、水温が骨格形成に与える影響について、同じMg/Caで比較すると、温度が高いほどアラゴナイト骨格の割合が高いことがわかった。白亜紀は今よりも温暖な気候だったと言われており、水温的にはアラゴナイトが生成しやすい環境だと言える。網羅的遺伝子発現解析の結果では、低Mg/Caで主要骨格タンパク質が大きく発現上昇することがわかった。これらをまとめて、サンゴは能動的にアラゴナイト骨格を作るが、条件によって受動的にカルサイトを生成することが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、サンゴの骨格中のカルサイトやアラゴナイト形成の遺伝学的制御に関与する物質の候補がリストアップできたことで、様々な生物における炭酸カルシウム骨格形成のメカニズムの解明に貢献しうる成果が得られた。
また、白亜紀におけるサンゴのアラゴナイト形成は、高水温と、生物による積極的な骨格タンパク形成に起因しているということを結論付けることができ、長年の謎であったカルサイトーアラゴナイト問題解決への一助となった。

研究成果

• [国際共同研究] National Research Council/University of Palermo(イタリア)
• [雑誌論文] Differential gene expression in skeletal organic matrix proteins of scleractinian corals associated with mixed aragonite/calcite skeletons under low mMg/Ca conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Yuyama, Tomihiko HIguchi
  • 雑誌名: PeerJ 巻: e7241 ページ: 1-13
  • DOI: 10.7717/peerj.7241
  • NAID: 120007133130
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Studies on Stress Responses of Corals in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Tomihiko
  • 雑誌名: Coral Reef Studies of Japan 巻: - ページ: 29-40
  • DOI: 10.1007/978-981-10-6473-9_3
  • ISBN: 9789811064715, 9789811064739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of aragonite and calcite skeleton formation by a scleractinian coral in low mMg/Ca seawater (2017)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Tomihiko、Shirai Kotaro、Mezaki Takuma、Yuyama Ikuko
  • 雑誌名: Geology 巻: 45 号: 12 ページ: 1087-1090
  • DOI: 10.1130/g39516.1
  • NAID: 120007127785
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Skeletal formation of scleractinian coral Acropora in response to Mg/Ca fluctuation (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomihiko Higuchi, Ikuko Yuyama, Kotaro Shirai
  • 学会等名: International Coral Reef Symposium 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Skeletal formation of scleractinian corals in response to Mg/Ca fluctuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomihiko Higuchi, Ikuko Yuyama
  • 学会等名: Japan Geoscience Union
  • 国際学会
• [学会発表] NanoSIMSを用いたサンゴ-褐虫藻における硫黄動態の可視化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 樋口 富彦, 田中 健太郎, 白井 厚太朗, 湯山 育子, 高畑 直人，佐野 有司
  • 学会等名: 第22回日本サンゴ礁学会
• [学会発表] Skeletal formation of scleractinian corals in response to Mg/Ca fluctuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomihiko Higuchi, Ikuko Yuyama
  • 学会等名: JPGU 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature dependence of aragonite and calcite skeleton formation by scleractinian coral in low-Mg/Ca seawater (2017)
  • 著者名/発表者名: Higuchi T, Shirai K, Mezaki T, Yuyama I
  • 学会等名: 14th International Symposium on Biomineralization
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of genes related to aragonite/calcite crystal growth in modern scleractinian coral. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuyama I, Higuchi T
  • 学会等名: 14th International Symposium on Biomineralization
  • 国際学会
• [備考] 造礁サンゴの骨格が海水温によって変わる ～過去の海水マグネシウム/カルシウム変動を再現～
  • URL: http://www.aori.u-tokyo.ac.jp/research/news/2017/20171020.html
• [備考] 造礁サンゴ骨格の炭酸カルシウム結晶構造は水温によって変化する 白亜紀を模した海洋環境で
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=6575
• [備考] 造礁サンゴ骨格の炭酸カルシウム結晶構造は水温によって変化する 白亜紀を模した海洋環境で
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=6575