嫌気環境で促進される生命史ー現場観測・培養・遺伝子から解く有孔虫進化のパラドクス

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21244079
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 北里 洋 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 領域長 (00115445)
• 研究分担者: 土屋 正史 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, チームリーダー (00435835) ; 小栗 一将 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 技術研究主任 (10359177) ; 豊福 高志 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, チームリーダー (30371719) ; 力石 嘉人 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 主任研究員 (50455490) ; 野牧 秀隆 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 研究員 (90435834)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 無酸素環境 / 真核単細胞生物 / 進化 / 適応生態 / 有孔虫

研究概要

本研究は「海成真核単細胞生物は無酸素環境に適応している」ために、「無酸素海洋で進化する」ことができるメカニズムおよび貧酸素環境に生息する真核単細胞生物の適応生態を明らかにすることを目的としている。そのために無酸素環境において遺伝子流動、突然変異等をきっかけにした新しい代謝系の獲得が行われ、結果として飛躍的に進化するという作業仮説を立て検証を試みた。
2011年に下北沖酸素極小層で採取した堆積物試料について有孔虫の群集解析を始めとする多項目の検討をユトレヒト・アンジェ・ボルドー大学と共同して行った。2012年11月にボルドー大学で成果報告会を開催して内容を検討、国内外の学会で発表した。また、鹿児島県甑島なまこ池や仙台沖でも現場観測を実施し、底生有孔虫や嫌気性原生生物の採集を行い、細胞生物学的検討を行った。あわせて、マリアナ海溝を含むさまざまな海洋環境で観測した二次元酸素プロファイルの分析結果をまとめ、公表した。
天然の無酸素環境から採取した試料に加え、実験室内に嫌気あるいは好気環境を再現した飼育系を開発し、有孔虫を培養して細胞内小器官やバクテリアの分布について検討した。また、有孔虫、共存するバクテリアを含む有孔虫以外の遺伝子について分子系統解析を行った。さらに、殻の内部の有機物に、無酸素呼吸をした痕跡が微量元素組成や同位体比変化として記録されていないかどうか分析を行った。成果は国際誌に報告した。
本年度は成果の取りまとめを行った。国際学会に積極的に参加して報告するとともに、研究集会を企画した。7月には Field workshop on living foraminifera（沖縄・瀬底、横須賀）を実施し集中的に議論した。更に、貧酸素水塊が卓越するアラビア海の研究テーマを軸として、研究代表者がguest editorとなりBiogeoscience の特集号を企画した。

現在までの達成度 (区分)

理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] High rates of microbial carbon turnover in sediments in the deepest oceanic trench on Earth (2013)
  • 著者名/発表者名: Glud Ronnie N., W. Frank , M. Mathias, Oguri,K., T. Robert, Canfield. E, Kitazato, H
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 6 ページ: 284-288
  • DOI: DOI:10.1038/NGEO1773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic diversity and environmental preferences of monothalamous foraminifers revealed through clone analysis of environmental small-subunit ribosomal DNA sequences. Journal of Foraminiferal Research (2013)
  • 著者名/発表者名: TSUCHIYA MASASHI
  • 雑誌名: Journal of Foraminiferal Research 巻: 43 ページ: 3-13
  • DOI: doi:10.2113/gsjfr.43.1.3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation in stable carbon and oxygen isotopes of individual benthic foraminifera: tracers for quantifying the vital effect (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishimura T, Tsunogai U, Hasegawa S, Nakagawa F, Oi T, Kitazato H, Suga H, Toyofuku T
  • 雑誌名: Biogeosciences Discuss 巻: 9 ページ: 6191-6218
  • DOI: Doi:10.5194/bgd-9-6191-2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low bacterial diversity and high labile organic matter concentrations in the sediments of the Medee deep-sea hypersaline anoxic basin (2012)
  • 著者名/発表者名: Akoumianaki I, Nomaki H, Pachiadaki M, Kormas KA, Kitazato H, Tokuyama H
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 27 ページ: 504-508
  • DOI: DOI :10.1264/jsme2.ME12045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic process of turbidity generation triggered by the 2011 Tohoku-Oki earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: NOGUCHI TAKUROH
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 13 ページ: Q11003-Q11003
  • DOI: doi:10.1029/2012GC004360
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Elongation Factor-Like (EFL) Protein in Rhizaria Is Revised by Radiolarian EFL Gene Sequences. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishitani Y
  • 雑誌名: Journal of Eukaryotic Microbiology 巻: 59 ページ: 367-373
  • DOI: DOI: 10.1111/j.1550-7408.2012.00626.x
  • 査読あり
• [学会発表] 東北マリンサイエンス拠点形成事業「海洋生態系の調査研究」におけるデータ共有・公開機能の整備と運用の推進 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山内 束
  • 学会等名: 平成25年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス
  • 年月日: 20130326-20130330
• [学会発表] 東北マリンサイエンス拠点形成事業「海洋生態系の調査研究」のデータ共有・公開機能の整備・運用の推進 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金子 純二
  • 学会等名: 2013年度日本海洋学会春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス
  • 年月日: 20130321-20130325
• [学会発表] MR12-E02航海による三陸沖の海洋生物資源（漁場）環境の長期モニタリング －溶存化学成分－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 脇田 昌英
  • 学会等名: ブルーアースシンポジウム2013
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス
  • 年月日: 20130314-20130315
• [学会発表] 東北沖での海底地形調査 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笠谷 貴史
  • 学会等名: ブルーアースシンポジウム2013
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス
  • 年月日: 20130314-20130315
• [学会発表] 東北沖上部漸深海帯における地質・化学・生物調査-2011年東北地方太平洋沖地震の影響評価- (2013)
  • 著者名/発表者名: 野牧 秀隆
  • 学会等名: ブルーアースシンポジウム2013
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス
  • 年月日: 20130314-20130315
• [学会発表] 三陸沖合における海洋環境長期モニタリングについて (2013)
  • 著者名/発表者名: 古島 靖夫
  • 学会等名: ブルーアースシンポジウム2013
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス
  • 年月日: 20130314-20130315
• [学会発表] Assessing the environmental impact of Tōhoku tsunami off Hachinohe (NE Japan): a multidisciplinary approach (2013)
  • 著者名/発表者名: Fontanier Christophe
  • 学会等名: 日本古生物学会第162回例会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20130125-20130127
• [学会発表] Tohoku Tsunami on shallow-water marine biodiversity: environmental biomonitoring with live benthic foraminifera (2013)
  • 著者名/発表者名: DUROS PAULINE
  • 学会等名: 日本古生物学会第162回例会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20130125-20130127
• [学会発表] さまざまな深海環境における化学合成一次生産量の現場測定と生態系での役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野牧 秀隆
  • 学会等名: 日本古生物学会第162回例会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20130125-20130127
• [学会発表] 有孔虫による硝酸塩呼吸のアミノ酸窒素同位体比への記録 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野牧 秀隆
  • 学会等名: 2012年度古海洋シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所
  • 年月日: 20130107-20130108
• [学会発表] In situ experimental measurements of carbon fixation on the deep-sea floor. (2012)
  • 著者名/発表者名: NOMAKI HIDETAKA
  • 学会等名: 13th International Deep-Sea Biology Symposium
  • 発表場所: Wellington/New Zealand
  • 年月日: 20121203-20121207
• [学会発表] Ultra-deep sequencing of ultra-deep sediment (2012)
  • 著者名/発表者名: BEATRICE LECROQ
  • 学会等名: 13th International Deep-Sea Biology Symposium
  • 発表場所: Wellington/New Zealand
  • 年月日: 20121203-20121207
• [学会発表] Uncovering abyssal communities using high throughput sequencing, where are we and what to expect? (2012)
  • 著者名/発表者名: HARII FREDERIC ALAIN SINNIGER
  • 学会等名: 13th International Deep-Sea Biology Symposium
  • 発表場所: Wellington/New Zealand
  • 年月日: 20121203-20121207
• [学会発表] Monitoring and Assessment of Marine Ecosystem in Tohoku Region after the Tsunami 2011 (2012)
  • 著者名/発表者名: YAMAKITA TAKEHISA
  • 学会等名: International Symposium on Emerging issues after the 2011 Tohoku Earthquake
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20121127-20121127
• [学会発表] 底生有孔虫による硝酸態窒素利用の好気・嫌気飼育実験による解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野牧 秀隆
  • 学会等名: 2012 MRC/有孔虫研究集会
  • 発表場所: 国立科学博物館 つくば
  • 年月日: 20121116-20121118
• [学会発表] 「Field Workshop on Living Foraminifera in Japan」開催報告 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北里 洋
  • 学会等名: 2012 MRC/有孔虫研究集会
  • 発表場所: つくば/茨城
  • 年月日: 20121116-20121118
• [学会発表] 縁海における浮遊性有孔虫の遺伝的多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉沢 篤史
  • 学会等名: 2012 MRC/有孔虫研究集会
  • 発表場所: 国立科学博物館 つくば
  • 年月日: 20121116-20121118
• [学会発表] 有孔虫細胞内共生藻類の存在形態から推測する共生藻類の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 正史
  • 学会等名: 2012 MRC/有孔虫研究集会
  • 発表場所: 国立科学博物館 つくば
  • 年月日: 20121116-20121118
• [学会発表] 有孔虫類の多様化メカニズムの解明に向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 正史
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 首都大学東京 南大沢キャンパス
  • 年月日: 20120823-20120823
• [学会発表] Genetic diversity of Globigerina bulloides in the Pacific Ocean. (2012)
  • 著者名/発表者名: KURASAWA ATSUSHI
  • 学会等名: Field workshop on living foraminifera in Japan
  • 発表場所: 瀬底/沖縄、横須賀/神奈川
  • 年月日: 20120715-20120719
• [学会発表] Foraminiferal cellular environment visualization. (2012)
  • 著者名/発表者名: TOYOFUKU TAKASHI
  • 学会等名: Field workshop on living foraminifera in Japan
  • 発表場所: 瀬底/沖縄、横須賀/神奈川
  • 年月日: 20120715-20120719
• [学会発表] How has foraminiferal biodiversity developed? (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya M
  • 学会等名: Field workshop on living foraminifera in Japan
  • 発表場所: 瀬底/沖縄、横須賀/神奈川
  • 年月日: 20120715-20120719
• [学会発表] Nitrate utilization in shallow-water benthic foraminiferal cells under anoxic environments revealed by 15N-labelling experiments (2012)
  • 著者名/発表者名: NOMAKI HIDETAKA
  • 学会等名: 2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
  • 発表場所: 大津/滋賀
  • 年月日: 20120708-20120713
• [学会発表] Microscale dynamics in the deep-sea: Ten days of continuous benthic O2 imaging in surface sediments (off Hatsushima, Sagami bay, Japan). (2012)
  • 著者名/発表者名: OGURI KAZUMASA
  • 学会等名: 2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
  • 発表場所: 大津/滋賀
  • 年月日: 20120708-20120713
• [学会発表] Foraminiferal intracellular environmental observation - perspective for biomineralization, geochemical proxies for past time ocean and ocean acidification (2012)
  • 著者名/発表者名: TOYOFUKU TAKASHI
  • 学会等名: 2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
  • 発表場所: 大津/滋賀
  • 年月日: 20120708-20120711
• [学会発表] 浅海生底生有孔虫細胞内での硝酸態窒素利用の酸化/還元環境下での違い（Differing utilization of nitrate nitrogen in shallow-water benthic foraminiferal cells under oxic/anoxic conditions） (2012)
  • 著者名/発表者名: 野牧 秀隆
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ/千葉
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] 東北地方太平洋沖地震後の深海生態系 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤倉 克則
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ/千葉
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] 海洋生物のセンサス：グローバル，そして日本近海の生物種多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤倉 克則
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ/千葉
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] 岩礁地性底生有孔虫Planoglabratella opercularisの盗葉緑体の獲得機構とその機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 正史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ/千葉
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] Different utilization of nitrate nitrogen in shallow-water benthic foraminiferal cells under oxic/anoxic conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: NOMAKI HIDETAKA
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ/千葉
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] 北西太平洋における浮遊性有孔虫の遺伝集団 Genetic populations of planktic foraminifera in the Northwest Pacific (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉沢 篤史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ/千葉
  • 年月日: 20120520-20120525
• [学会発表] High-throughput sequencing of environmental DNA to tackle biogeography and connectivity of vents communities (2012)
  • 著者名/発表者名: HARII FREDERIC ALAIN SINNIGER
  • 学会等名: MarVel workshop
  • 発表場所: Okinawa Institute of Science and Technology
  • 年月日: 20120510-20120511
• [学会発表] Live (Rose-bengal stained) foraminifera from deep-sea anoxic salt brine in the Eastern Mediterranean: toward understanding limit of life for single-celled eukaryotes (foraminifera) (2012)
  • 著者名/発表者名: KITAZATO HIROSHI
  • 学会等名: European Geophysical Union 2012 General Assembly
  • 発表場所: Vienna /Austria
  • 年月日: 20120422-20120427
• [学会発表] Foraminiferal cellular Calcium and pH distribution by laboratory observation (2012)
  • 著者名/発表者名: TOYOFUKU TAKASHI
  • 学会等名: European Geophysical Union 2012 General Assembly
  • 発表場所: Vienna /Austria
  • 年月日: 20120422-20120427
• [学会発表] Oxygen concentration profiles and the consumption rates at the sediment-water interface off Hachinohe, Northeastern Japan. (2012)
  • 著者名/発表者名: OGURI KAZUMASA
  • 学会等名: European Geophysical Union 2012 General Assembly
  • 発表場所: Vienna /Austria
  • 年月日: 20120422-20120427
• [学会発表] 地震後の深海生態系は変わった、より浅い場所の生態系はどうなのか？ (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤倉 克則
  • 学会等名: 東北大学・JAMSTEC合同シンポジウム．東日本大震災から1年 ～何を学び、どう活かすか～
  • 発表場所: 仙台/宮城
  • 年月日: 20120407-20120407
  • 招待講演
• [産業財産権] 光源システム及び撮像システム (2012)
  • 発明者名: 小栗一将
  • 権利者名: 小栗一将
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-150771, 2012
  • 出願年月日: 2012-07-04