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海底下生命から解き明かす生命の極限とその適応

研究課題

研究課題/領域番号 23H00154
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

諸野 祐樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 上席研究員 (30421845)

研究分担者 伊藤 元雄  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 調査役 (40606109)
細川 正人  早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (60722981)
加納 英明  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70334240)
井尻 暁  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (70374212)
阪口 昌彦  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 准教授 (70749001)
川原 慎太郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(地球情報科学技術センター), 副主任研究員 (60415982)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円)
2025年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2024年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2023年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
キーワード海底下生命圏
研究開始時の研究の概要

生命に溢れる地球。生命はどこまで存在し、どうやって広範な生息環境に適応したのだろうか?本研究では、海底下に広がる微生物生命圏について、生命進化と適応メカニズム、生命圏の限界を探求する。海底下環境は数千万年以上の時間をかけて物理化学的環境条件が変化した環境であり、本課題の目的達成には最適の環境である。海底下の微生物について、顕微鏡観察や培養、DNAの塩基配列解析や物理化学計測など、生命と生息環境とを緊密に紐づけた分析・解析を実施する。これらから、極限環境での生存戦略・進化プロセス、海底下生命圏の終端へと至る知識の獲得を狙う。

研究実績の概要

海底下環境は数千万年以上の時間をかけて物理化学的環境条件が変化した環境であり、生命圏の広がりとその適応について探求する最適の環境である。本研究では、海底下に広がる微生物生命圏について、生命進化と適応メカニズム、生命圏の限界を探求する。海底下の微生物について、顕微鏡観察や培養、DNAの塩基配列解析や物理化学計測など、生命と生息環境とを緊密に紐づけた分析・解析を実施する。これらから、極限環境での生存戦略・進化プロセス、海底下生命圏の終端へと至る知識の獲得を狙う。本研究では目的達成のため、4つの課題を設定している。
課題A(加納・諸野)では海底下の微生物の存在と生態について、光学的な解析から全体像を把握する。課題B(細川・諸野)では変化する生息環境下で生き残ってきた海底下微生物の生き様を、地層試料から分離した単一細胞由来のゲノム解析により解明する。課題C(阪口・諸野)では、課題A,Bで得られるデータおよび国際掘削航海により蓄積された物理科学データの統合・モデル化により、生存環境に適応した生命生存メカニズム、限界をもたらす環境・条件について知見を得る。課題D(諸野・井尻・伊藤)では、高温高圧培養実験を実施しての情報のフィードバックに資するデータ収集を行う。
2023年度には、それぞれの課題について具体像および技術的検討を開始した。課題AおよびBではモデル微生物を使用した分析技術適用に関する検討を開始し、一部では海底下試料への適用も開始できた。課題Cについてはこれまでに得られているデータについて、その統合に際して発生しうる問題点について議論を開始した。課題Dについては高温高圧培養を実施してサンプル等の採取を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り研究を進めている。培養等には時間がかかっているが、時間がかかることを想定しているため問題ないと考えている。課題別の議論のほか、全体で集合した議論も行っており、全体として調和のとれた研究となるよう注意を払いながら実施している。

今後の研究の推進方策

現在のところ、研究計画の変更の必要性は感じていない。培養の結果次第では予想外の事象により多少の修正が必要である可能性は想定しているが、研究計画自体を想定外の事態が起こっても問題ないように構築しているため、柔軟に対処できると考えている。研究分担者と適宜議論を行いながら、研究計画の進展を図りたい。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] North Carolina University Chapel Hill/Woodshole Oceanographic Institution/Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] GFZ German Research Centre/Bremen University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Metagenomic profiles of archaea and bacteria within thermal and geochemical gradients of the Guaymas Basin deep subsurface2023

    • 著者名/発表者名
      Mara Paraskevi、Geller-McGrath David、Edgcomb Virginia、Beaudoin David、Morono Yuki、Teske Andreas
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 7768-7768

    • DOI

      10.1038/s41467-023-43296-x

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial abundance and diversity in 64-74 Ma subseafloor igneous basement from the Louisville Seamount Chain2023

    • 著者名/発表者名
      Sylvan Jason B.、Tully Benjamin J.、Morono Yuki、Alt Jeffrey C、Grim Sharon L.、Inagaki Fumio、Koppers Anthony A.P.、Edwards Katrina J.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.11.02.565174

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial gene expression in Guaymas Basin subsurface sediments responds to hydrothermal stress and energy limitation2023

    • 著者名/発表者名
      Mara Paraskevi、Zhou Ying-Li、Teske Andreas、Morono Yuki、Beaudoin David、Edgcomb Virginia
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 17 号: 11 ページ: 1907-1919

    • DOI

      10.1038/s41396-023-01492-z

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metagenomic Profiles of Archaea and Bacteria within Thermal and Geochemical Gradients of the Guaymas Basin Deep Subsurface2023

    • 著者名/発表者名
      Geller-McGrath David、Mara Paraskevi、Edgcomb Virginia、Beaudoin David、Morono Yuki、Teske Andreas
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.05.31.543050

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Uniquely low iron isotopic signatures in marine sediments caused by Rayleigh distillation2023

    • 著者名/発表者名
      Koster, M., Staubwasser, M., Meixner, A., Kasemann, S. A., Manners, H. R., Morono, Y., Inagaki, F., Heuer, V. B., Kasten, S., Henkel, S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 10281-10281

    • DOI

      10.1038/s41598-023-37254-2

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Accessing the energy-limited and sparsely populated deep biosphere: achievements and ongoing challenges of available technologies2023

    • 著者名/発表者名
      Morono Yuki
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 10 号: 1 ページ: 18-18

    • DOI

      10.1186/s40645-023-00551-5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cultivation of Piezotolerant and Piezophilic Hyperthermophiles with a Newly Developed Constant High Pressure and Temperature Culturing and Monitoring System2023

    • 著者名/発表者名
      Mori Fumiaki、Ijiri Akira、Nishimura Tomoya、Wakamatsu Taisuke、Katsuki Nozomi、Morono Yuki
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 38 号: 6 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME23055

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Microbial hydrocarbon uptake and the effect of hydrocarbons on microbial sulfate reduction2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Nagakura, Yuki Morono, Motoo Ito, and Jens Kallmeyer
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbial cell distribution in the Guaymas Basin subseafloor biosphere, a young marginal rift basin with rich organics and steep temperature gradient2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Morono, Andreas Teske, Diana Bojanova, Virginia Edgcomb, Nicolette Meyer, Florian Schubert, Laurent Toffin, and Christophe Galerne and the IODP Expedition 385 Scientists
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uniquely low stable iron isotopic signatures in deep marine sediments caused by Rayleigh distillation2023

    • 著者名/発表者名
      Male Koster, Michael Staubwasser, Anette Meixner, Simone A. Kasemann, Hayley R. Manners, Yuki Morono, Fumio Inagaki, Verena B. Heuer, Sabine Kasten, and Susann Henkel
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 極限環境微生物の先端科学と社会実装最前線2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 政博、鳴海 一成、道久 則之(諸野祐樹分担執筆)
    • 総ページ数
      504
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      4860438485
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-06-20  

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