新規好熱菌の特異代謝機構の環境修復への利用と特殊環境生態に関する地球科学的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02J02002
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中川 聡 京都大学, 農学研究科, 特別研究員DC1
• キーワード: 深海底熱水孔 / 好熱菌 / 極限環境 / ε-Proteobacteria / 化学合成独立栄養細菌 / CO_2固定 / メタン生成菌

研究概要

深海底熱水孔環境は、地球の内部エネルギーにより支えられた特殊かつ大規模な生物圏である。本研究ではそのような極限環境に生息する微生物資源の分離・生態研究・応用開発を目的としている。
2002年度は、中部沖縄トラフで行われたしんかい2000潜航調査に参加し、現場の熱水孔活動域において研究を進めた。本航海では複数の熱水孔から約50種類のサンプルを採取し、希釈培養法により活動的な微生物の分布・生息量を解析した。さらに各サンプルから直接DNAを抽出して16S rDNAクローンライブラリーを作成し、分子生物学的な微生物多様性解析を行った。その結果、超好熱性古細菌Thermococcalesや好熱性水素酸化細菌Aquificalesに代表される熱水孔環境微生物は、いずれの噴出孔においてもチムニー表層域において最も優占して生息する事が明らかとなった。高温環境下の重要な一次生産者であるAquificales目の中では、Persephonella hydrogeniphila(Nakagawa et al.,in press)が最も優占していた。
一方、好熱性メタン生成菌の生息量は噴出孔間で著しく異なっていた。各噴出孔の地球化学的特徴を総合すると、熱水孔環境における微生物生態系は、温度やガス成分といった物理学的・地球化学的特性だけでなく熱水孔下の水理学的構造に大きく規定されていると考えられる。
加えて、ε-Proteobacteriaの未分離系統群のほぼすべてを世界で初めて分離培養する事に成功した(Takai et al.,2003)。それらは熱水活動に由来する水素や硫化水素をエネルギー源とする化学合成独立栄養細菌であった。本系統群は、熱水孔環境全域に広く分布・生息していたことから現場の最も重要な一次生産者であると考えられる。
以上の結果の一部は微生物生態学会、農芸化学会、深海シンポジウム等で報告している。

研究成果

• [文献書誌] Sako, Y., Nakagawa, S., Takai, K., Horikoshi, K.: "Marinithermus hydrothermalis gen.nov.,sp.nov.,a strictly aerobic, thermophilic bacterium from a deep-sea hydrothermal vent chimney"International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 53(1). 59-65 (2003)
• [文献書誌] Takai, K., Inagaki, F., Nakagawa, S., Hirayama, H., Nunoura, T., Sako, Y., Nealson, K.H., Horikoshi, K.: "Isolation and phylogentic diversity of members of previously uncultivated ε-Proteobacteria in deep-sea hydrothermal fields"FEMS Microbiology Letters. 219(1). 167-174 (2003)
• [文献書誌] Nakagawa, S., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Persephonella hydrogeniphila sp.nov., a novel thermophilic hydrogen-oxidizing bacterium from a deep-sea hydrothermal vent chimney"International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. (In press).