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2017 年度 実施状況報告書

堆積物の残留磁化獲得過程における生物学的作用の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K13896
研究機関東京大学

研究代表者

山崎 俊嗣  東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (80344125)

研究分担者 鈴木 庸平  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00359168)
七山 太  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 上級主任研究員 (20357685)
清家 弘治  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (20645163)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード走磁性バクテリア / 磁鉄鉱 / 堆積残留磁化
研究実績の概要

1.弾丸型の生物源マグネタイトが酸化・還元境界付近に増加し、酸化環境では正八面体型の生物源マグネタイトが卓越するという昨年度までの研究成果をもとに、堆積残留磁化の獲得深度をコントロールする要因について、新たなモデルを提案した。堆積環境の違いにより、走磁性バクテリアの生成深度分布と作るマグネタイトの形態が異なること、生物源と陸源の磁性鉱物で堆積磁化獲得深度に違いがあることが、場所によって異なる堆積磁化獲得深度の原因となる。
2.酸化環境の赤色粘土では一般には正八面体型の生物源マグネタイトが卓越するが、一部には弾丸型の生物源マグネタイトが多い層準が存在することを透過電子顕微鏡観察と岩石磁気特性により明らかにし、過去の堆積環境の変化を反映していると解釈した。
3.生物源マグネタイトにしばしば見られる表面を覆う微粒子について、電子エネルギー損失分光法により、マグネタイトより鉄に対する酸素の割合が小さいことが明らかになった。従って、低温酸化の産物である可能性は否定され、風化した宇宙塵起源の磁性鉱物である可能性が考えられる。
4.日本海の表層堆積物について、磁性選別した後に次世代配列解析装置を用いて網羅的解析を行い、磁性細菌がNitrsopirae門とデルタプロテオバクテリア門に属する可能性が高いことが明らかとなった。また、深海の鉄に富む環境の金属硫化物鉱物中に磁性細菌の細胞を観察し、メタゲノム解析からのゲノム復元に成功した。

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

研究実績の概要で述べたように、生物源マグネタイトについて興味深い結果が得られている。また、堆積残留磁化獲得深度の問題についても、新たなモデルの提案に至った。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

磁性選別後の磁性細菌と細粒の鉱物粒子を選別する手法を確立して、堆積物中に生息する磁性細菌を直接観察することを目指す。また磁性細菌に特異的なプローブによりリボソーマルRNA染色し、堆積物中に生息する磁性細菌の種類を特定する。

堆積物中の生物源マグネタイトと陸源磁性鉱物について、従来はその割合を示す岩石磁気プロクシが用いられていたところを、それぞれを定量化することを目指す。

最終年度にあたり、得られた成果を論文としてとりまとめる。

次年度使用額が生じた理由

研究の進捗に伴い、依頼分析・外注分析を次年度に多く行う必要が生じ、その費用を確保するため次年度使用額が生じた。また、高額である著名雑誌への論文掲載料にも充当する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Potential for microbial H2 and metal transformations associated with novel bacteria and archaea in deep terrestrial subsurface sediments2018

    • 著者名/発表者名
      Hernsdorf Alex W、Amano Yuki、Miyakawa Kazuya、Ise Kotaro、Suzuki Yohey、Anantharaman Karthik、Probst Alexander、Burstein David、Thomas Brian C、Banfield Jillian F
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 11 ページ: 1915~1929

    • DOI

      doi:10.1038/ismej.2017.39

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Eukaryotic diversity in late Pleistocene marine sediments around a shallow methane hydrate deposit in the Japan Sea2017

    • 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 ページ: 715~727

    • DOI

      doi.org/10.1111/gbi.12233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ecological and genomic profiling of anaerobic methane-oxidizing archaea in a deep granitic environment2017

    • 著者名/発表者名
      Ino Kohei、Hernsdorf Alex W、Konno Uta、Kouduka Mariko、Yanagawa Katsunori、Kato Shingo、Sunamura Michinari、Hirota Akinari、Togo Yoko S、Ito Kazumasa、Fukuda Akari、Iwatsuki Teruki、Mizuno Takashi、Komatsu Daisuke D、Tsunogai Urumu、Ishimura Toyoho、Amano Yuki、Thomas Brian C、Banfield Jillian F、Suzuki Yohey
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 12 ページ: 31~47

    • DOI

      10.1038/ismej.2017.140

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Changing Abundance of Magnetofossil Morphologies in Pelagic Red Clay Around Minamitorishima, Western North Pacific2017

    • 著者名/発表者名
      Usui Yoichi、Yamazaki Toshitsugu、Saitoh Masafumi
    • 雑誌名

      Geochemistry Geophysics Geosystems

      巻: 18 ページ: 4558~4572

    • DOI

      doi.org/10.1002/2017GC007127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 放射性元素による汚染浄化に応用可能な長期固定機構の発見2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木庸平
    • 雑誌名

      Isotope News

      巻: 749 ページ: 12-16

  • [雑誌論文] 急激な地球温暖化は海洋生態系に何をもたらすのか? ~化石 DNA による近過去の復元と将来予測への挑戦~2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木庸平
    • 雑誌名

      Japan Geoscience Letter

      巻: 13 ページ: 20-22

  • [学会発表] Diversity and metabolic and genomic characteristics of prokaryotes in deep granitic rock independent of photosynthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 微生物細胞の局在化で解明する地球規模で進行する鉱物―水反応のフロント2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木庸平
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2017
  • [学会発表] DRM lock-in depth and magnetofossils2017

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki, T.
    • 学会等名
      International Conference on Rock Magnetism 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遠洋性赤色泥中の生物源磁鉄鉱の形状と含有量の変動2017

    • 著者名/発表者名
      臼井洋一、山崎俊嗣、斎藤誠史
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会第142回総会・講演会

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公開日: 2018-12-17  

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