生命の生存限界を探る：海底下高温高圧環境での活動的生命圏の限界と生き残り戦略

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00730
• 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), 主任研究員 (30421845)
• 研究分担者: 伊藤 民武 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (00351742) ; 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) ; 井尻 暁 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (70374212) ; 阪口 昌彦 大阪電気通信大学, 情報通信工学部, 准教授 (70749001) ; 星野 辰彦 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), 主任研究員 (30386619) ; 山村 雅幸 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (00220442) ; 若松 泰介 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 准教授 (60597938)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 海底下生命圏 / 極限環境 / 生命存続限界

研究実績の概要

本研究では、生命の存続に必須の「栄養供給」と均衡する生命活動を明らかにするため、海底下地層環境を題材として、そこで連続的、経時的に変化する温度・圧力条件と生命およびその存続について観察することを目的としている。この観察により、地球内部での生命圏限界、または限界をもたらす物理化学的、生理学的因子を解明し、さらに限界生命圏の姿、生命の適応メカニズム、進化学的な議論を展開することを期待している。
本課題では、昨年度までは国際深海科学掘削計画（IODP)におけるグアイマス海盆掘削航海において、高温の熱水が循環し、有機物の現場分解による炭化水素の供給も活発な生命圏から得られた試料において、高感度の生命検出などの第一次分析、および地層試料を現場温度・圧力等、様々な条件で培養する高温高圧培養装置において純粋菌株を用いた培養を実施していた。メタン菌や硫酸還元菌など、高温高圧環境から取得された培養株を用いた試験を実施、常圧環境での培養との挙動の違いなどについての解析から、高圧と常圧で培養特性が変化することが判明した。また、常圧で培養した微生物を高圧で培養する場合には増殖のラグタイムが長くなり、一方、高圧で培養した微生物を高圧を保ったまま新しい培地に移植するとラグタイムが短くなることが判明した。その後、掘削試料を用いた高温高圧実験を実施した。培養中には二酸化炭素、水素、およびメタンのモニタリングを継続的に実施したが、微生物が増殖している様子は観察されなかった。一方、堆積物が存在することで培地中の化学物質組成が大きく変化することが分かり、培養条件のさらなる最適化が必要であることが判明した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] North Carolina University Chapel Hill/Woodshole Oceanographic Institution/Harvard University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: North Carolina University Chapel Hill/Woodshole Oceanographic Institution/Harvard University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] GFZ German Research Centre(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: GFZ German Research Centre
• [雑誌論文] A simple method for taxon-specific purification of diatom frustules from ocean sediments using a cell sorter (2023)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Y. Morono, A. Ijiri, T. Terada and M. Ikehara
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 10 ページ: 13
  • DOI: 10.1186/s40645-023-00543-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Terpene Synthase Gene Amplicons from Subseafloor Sediment (2023)
  • 著者名/発表者名: Schmidt, R. L., T. Hoshino, Y. Morono, J. Tremblay and D. Ulanova
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 12 ページ: e01037-01022
  • DOI: 10.1128/mra.01037-22
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Label-Free Identification of Spore-Forming Bacteria Using Ultrabroadband Multiplex Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microspectroscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., R. Oketani, T. Terada, P. Leproux, Y. Morono and H. Kano
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 127 ページ: 1940-1946
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c07291
  • 査読あり / 国際共著