海底下を支配する性状未知アーキアの特異的代謝の解明とその生物地球化学的意義

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22684030
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 高野 淑識 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 (80399815)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: Deep Biosphere / 生物圏地球化学 / 分子レベル同位体 / 生物地球化学循環

研究概要

本研究は、海底下を支配する2大生物界の原核生物(表層を支配するバクテリア、深層を支配するアーキア)の代謝を解明し、特に優勢な性状未知アーキアが持つ新しい生物地球化学プロセスを明らかにした。海底下の原核生物を構成する「バイオマーカーの一次生成 → 初期続成 → 再利用」という一連のプロセスを分子レベルで追跡し、未知の生理・代謝機構の証拠を捉えることができた。特に、深海底に生息しているアーキアが、わずかなエネルギー源を有効に活用するために発達させたと考えられる新しい代謝経路の発見(Takano et al., Nature Geoscience, 3, 858-861)は、継続して調査研究していく方針である。

研究成果

• [雑誌論文] Detection of coenzyme F430 in deep-sea sediments: A key molecule for biological methanogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Kaneko, M., Kahnt, J., Imachi, H., Shima, S. and Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Organic Geochemistry 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution and isotopic signatures of archaeal lipid biomarkers associated with gas hydrate occurrences on the northern Cascadia Margin (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, M., Naraoka, H., Takano, Y. and Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: (in press.)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic nitrogen: sources, fates, and chemistry. Treatise on Geochemistry, 10 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohkouchi, N. and Takano, Y
  • 雑誌名: Organic Geochemistry (Edited by Birrer, B., Falkowski, P., Freeman, K.), Elsevier 巻: (in press.)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Holocene lake development and glacial-isostatic uplift at Lake Skallen and Lake Oyako, Lutzow-Holm Bay, East Antarctica: based on biogeochemical facies and molecular signatures (2012)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Tyler, J.J., Kojima, H., Yokoyama, Y., Tanabe, Y., Sato, T., Ogawa, O.N., Ohkouchi, N. and Fukui, M
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 27 ページ: 2546-2559
  • DOI: doi:10.1016/j.apgeochem.2012.08.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prebiotic organic microstructures (2012)
  • 著者名/発表者名: Bassez, M.-P., Takano, Y., and Kobayashi, K
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 42 ページ: 307-316
  • DOI: DOI 10.1007/s11084-012-9290-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子内同位体比で観る海底下のアーキアの生態:エーテル脂質分子内のサルベージ経路と新生経路を例にして (2012)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 力石 嘉人, 大河内 直彦
  • 雑誌名: 地球化学(Geochemistry) 巻: 46 ページ: 113-128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of organic aggregates by heating products of simulated primitive Earth atmosphere experiments (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurihara, H., Yabuta, H., Kaneko, T., Obayashi, Y., Takano, Y., and Kobayashi, K
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 ページ: 441-443
  • DOI: doi:10.1246/cl.2012.441.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of amino acids and related compounds in simulated submarine hydrothermal systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurihara, H., Takano, Y., Kaneko, T., Obayashi, Y., and Kobayashi, K.
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 85 ページ: 624-630
  • DOI: doi:10.1246/bcsj.20110349
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子で地球を読む「エコに暮らす深海底の微生物」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大河内 直彦, 高野 淑識, 野牧 秀隆
  • 雑誌名: 岩波「科学」 巻: 82 ページ: 141-143
• [雑誌論文] アミノ酸の窒素同位体比を用いた生物の栄養段階の解析: 陸上環境を含めた生物生態系の解明に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 力石 嘉人, 高野 淑識, 小川 奈々子, 佐々木 瑶子, 土屋 正史, 大河内 直彦
  • 雑誌名: Researches in Organic Geochemistry 巻: 27 ページ: 3-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differing utilization of glucose and algal particulate organic matter by the deep-sea benthic organisms of Sagami Bay (2011)
  • 著者名/発表者名: Nomaki, H., Ogawa, O.N., Takano, Y., Suga, H., Ohkouchi, N., Kitazato, H
  • 雑誌名: Japan. Marine Ecology Progress Series 巻: 431 ページ: 11-24
  • DOI: doi:10.3354/meps09144.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geophysical and geochemical evidence of large scale fluid flow within shallow sediments in the eastern Gulf of Mexico (2011)
  • 著者名/発表者名: Gay, A., Takano, Y., Gilhooly III, W.P., Berndt, C., Heeschen, K., Suzuki, N., Saegusa, S., Nakagawa, F., Tsunogai, U., Jiang, S.Y., and Lopez, M
  • 雑誌名: offshore Louisiana. Geofluids 巻: 11 ページ: 34-47
  • DOI: doi:10.1111/j.1468-8123.2010.00304.x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海底下に棲息する微生物の代謝をin-situ 13C-tracer法で解明する (2011)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 野牧 秀隆, 大河内 直彦
  • 雑誌名: Isotope News -利用技術- 巻: No. 684 ページ: 8-13
• [雑誌論文] Sedimentary membrane lipids recycled by deep-sea benthic archaea (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Chikaraishi, Y., Ogawa, O.N., Nomaki, H., Morono, Y., Inagaki, F., Kitazato, H., Hinrichs, K.-U., Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 3 ページ: 858-861
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微量湿式分析による分子レベル同位体比の品質管理と確度向上:特に天然存在比の正確な評価とStable Isotope Probing (SIP)法の応用に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 力石 嘉人, 大河内 直彦
  • 雑誌名: Researches in Organic Geochemistry, (in Japanese with English abstract) 巻: 26 ページ: 81-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and desalting with cation-exchange chromatography for compound-specific nitrogen isotope analysis of amino acids (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Kashiyama, Y., Ogawa, O.N., Chikaraishi, Y., Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Rapid Communications in Mass Spectrometry 巻: 24 ページ: 2317-2323
  • DOI: DOI: 10.1002/rcm.4651.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海底下の地下生物圏:過去と現世のリンクを担う生物地球化学プロセス (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 大河内 直彦
  • 雑誌名: 地球化学(Geochemistry), (in Japanese with English abstract) 巻: 44 ページ: 185-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] アミノ酸の窒素同位体比を用いた水棲生物の栄養段階の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 力石 嘉人, 小川 奈々子, 高野 淑識, 土屋 正史, 大河内 直彦
  • 雑誌名: 地球化学(Geochemistry), (in Japanese with English abstract) 巻: 44 ページ: 233-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantiomer-specific isotope analysis (ESIA) of D- and L-alanine: nitrogen isotopic hetero- and homogeneity by microbial process and chemical process (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Chikaraishi, Y. and Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Earth, Life, and Isotopes (edited by N. Ohkouchi, I. Tayasu, and K. Koba). Kyoto University Press ページ: 387-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instrumental optimization for compound-specific nitrogen isotope analysis of amino acids by gas chromatography /combustion /isotope ratio mass spectrometry (2010)
  • 著者名/発表者名: Chikaraishi Y., Takano Y., Ogawa O. N., and Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Earth, Life, and Isotopes (edited by N. Ohkouchi, I. Tayasu, and K. Koba). Kyoto University Press ページ: 365-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crustal uplifting rate associated with late-Holocene glacial-isostatic rebound at Skallen and Skarvsnes, Lutzow-Holm Bay, East Antarctica: evidence of a synchrony in sedimentary and biological facies on geological setting (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Yokoyama, Y., Tyler, J.J., Fukui, M., Sato, T., Ogawa, N.O., Suzuki, N., Kitazato, H., Ohkouchi, N
  • 雑誌名: Biogeosciences Discuss 巻: 7 ページ: 4341-4384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial community structure, pigment composition, and nitrogen source of red snow in Antarctica (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M., Takano, Y., Kojima, H., Hoshino, T., Tanaka, R., and Fukui, M
  • 雑誌名: Microbial Ecology 巻: 59 ページ: 466-475
  • DOI: DOI 10.1007/s00248-009-9594-9.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biogeography and biodiversity in sulfide structures of active and inactive vents at deep-sea hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, S., Takano, Y., Kakegawa, T., Oba, H., Inoue, K., Kobayashi, C., Utsumi, M., Marumo, K., Kobayashi, K., Ito, Y., Ishibashi, J., and Yamagishi, A
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 76 ページ: 2968-2979
  • DOI: DOI:10.1128/AEM.00478-10.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新しい代謝機構の発見:深海の微生物「アーキア」は膜脂質をリサイクルする (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 大河内 直彦
  • 雑誌名: JAMSTEC News 「なつしま」 巻: Vol. 81
• [雑誌論文] 「有機物・微生物・生態系の地球化学」という視点 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 鈴木 勝彦
  • 雑誌名: 地球化学(Geochemistry), (in Japanese with English abstract) 巻: 44 ページ: 99-101
• [学会発表] Deep-sea benthic archaea: unseen major prokaryote and biogeochemical process (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Takano
  • 学会等名: 13th Japanese-American Kavli Frontiers of Science Symposium, Irvine
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] 海洋堆積物深部における有機物動態:アミノ酸窒素同位体組成・D/L比からの制約 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口 保彦, 高野 淑識, 力石 嘉人, 菅 寿美, 小川 奈々子, 横山 祐典, 大河内 直彦
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 海洋の光合成ワールドとアーキアワールドのリンケージ仮説 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識, 小川 奈々子, 力石 嘉人, 野本 信也, 大河内 直彦
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Microbial food web and energetic linkage between planktonic archaea and deep-sea benthic archaea: insight from 13C-signatures in membrane lipids (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Takano, Yoshito Chikaraishi, Nanako O. Ogawa, Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: ASLO Aquatic Science meeting
  • 発表場所: Ohtsu, Japan
  • 年月日: 2012-07-08
• [学会発表] Deep-sea benthic archaea recycle relic membrane lipids: insight from in situ <13>^C-incubation experiment and its lipidomics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Takano, Yoshito Chikaraishi, Nana O. Ogawa, Hidetaka Nomaki, Yuki Morono, Fumio Inagaki, Kai-Uwe Hinrichs, Nao Ohkouchi
  • 学会等名: International Meeting on Organic Geochemistry (IMOG)
  • 発表場所: Inter-laken, Swiss
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Nitrogen isotopic signatures of amino acids in microbes: culture experiments and applications to marine sediments (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Yamaguchi, Yoshinori Takano, Yoshito Chikaraishi, Nanako Ogawa, Hiroyuki Imachi, Hisami Suga, Yusuke Yokoyama, Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: International Meeting on Organic Geochemistry (IMOG)
  • 発表場所: Inter-laken, Swiss
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 生物による有機物の「再利用プロセス」は地球化学的に何を意味するか? (2011)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2011-05-22
• [学会発表] Crustal uplifting rate associated with late-Holocene glacial-isostatic rebound at Skallen and Skarvsnes, Lutzow-Holm Bay, East Antarctica: evidence of a synchrony in sedimentary and biological facies on geological setting (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Takano, Yusuke Yokoyama, Jonathan J. Tyler, Manabu Fukui, Nanako O. Ogawa and Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: AGU Chapman Conference on the Exploration and Study of Antarctic Subglacial Aquatic Environments (SAE)
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 20100315-17
• [学会発表] 海洋性アーキアの膜脂質分子内炭素同位体比から読む生態学的挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識,力石 嘉人,大河内 直彦
  • 学会等名: 日本有機地球化学会
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] 海底下の地下生物圏:過去と現世のリンクを担う生物地球化学プロセス (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野 淑識,山口 保彦,大河内 直彦
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2010-05-25
• [図書] 地球と宇宙の化学事典 (一部の項目について執筆) (2013)
  • 著者名/発表者名: 日本地球化学会(蒲生 俊敬・海老原 充)編, 高野 淑識・分担執筆
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] High molecular weight complex organics in interstellar space and their relevance to origins of life. Astrobiology: Emergence, Search and Detection of Life (edited by V. Basiuk) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Kaneko, T., Takahashi, J.-I., Takano, Y., and Yoshida, S
  • 総ページ数: 175-186
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [備考] 2010年12月 地球化学研究協会「奨励賞」受賞 〔受賞〕
• [備考]
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/res/ress/takano/
• [備考] 2011年度 日本学術振興会ニュースレターおいて、研究成果トピックスへ掲載。