研究者は脂質バイオマーカーを使用して、生物が極限の生態系でどのように生存するかを明らかにしています。
海底には驚くほど多様な生命が存在し、その多くは地球の最も過酷な環境でも生存できる小さな生物である微生物で構成されています。これらの微細な生命体は、圧搾圧力、強烈な塩分、極端な pH レベル、および非常に限られた栄養素に耐えることができます。
最近、科学者チームは、非常に高い pH 条件で新たに確認された 2 つの泥火山の内部で微生物が繁栄していることを発見しました。彼らの発見を詳述した研究は、コミュニケーション 地球と環境。
ブレーメン大学地球科学部の筆頭著者パラシュ・クマワット氏が率いる研究者らは、脂質バイオマーカー分析を使用して、これらの微生物がこのような過酷な条件でどのように存続するかを明らかにした。環境の pH 12 は、深海の生態系にとってこれまでに記録された中で最も厳しい課題の 1 つをもたらします。このような極端な環境で生命の兆候を検出するには、高感度の分析技術が必要でした。伝統的DNA生きた細胞が少数しか存在しない場合には検出が失敗することがよくあるため、研究チームは代わりに特殊な微量分析方法に依存することになります。
「しかし、脂肪を検出することはできました」と、筆頭著者で現在地球科学部の博士号候補者であるパラッシュ・クマワット氏は言う。 「これらのバイオマーカーの助けを借りて、私たちはこの極限環境におけるメタンと硫酸塩を代謝する微生物の生存戦略についての洞察を得ることができました。」
微生物の生存戦略を解明する
深海の微生物群集は、炭素を処理し、地球の炭素循環を維持する上で重要な役割を果たしています。しかし、この新たに研究された生態系では、微生物はまったく異なるエネルギー源に依存しています。上の海から栄養素を引き出す代わりに、周囲の岩石の中にある鉱物や、二酸化炭素や水素などのガスからエネルギーを抽出します。これらの反応を通じて、微生物は重要な温室効果ガスであるメタンを生成します。
これらの生物内で見つかる化学的痕跡、つまり脂質も、その年齢と活動に関する手がかりを明らかにします。細胞の生体分子が無傷のままである場合、それらは生きている微生物、または最近死んだ微生物の存在を示します。分子が分解されると幾何分子となり、その物質が古代の化石化した微生物群集に由来することを示します。
クマワット氏によると、同位体と脂質バイオマーカーの組み合わせは、複数の微生物群集が現在もこの住みにくい生息地に生息しており、過去にもそこに生息していたことを示しているという。
「この区別は、バイオマスが極端に低く、栄養素が欠乏している地域で作業するときに役立ちます。」
生命の起源についての洞察
ブレーメン大学海洋環境科学センター MARUM の有機地球化学者であり、この研究の共著者であるフローレンス・シューボッツ博士は、「これらの発見の興味深い点は、高 pH や低有機炭素濃度などの極端な条件下での生命の存在が可能であることです。これまで、この系にメタンを生成する微生物が存在することが推定されてきましたが、直接確認することはできませんでした。さらに、そのような洞察が得られるのは単純に刺激的です」と付け加えています。なぜなら、原始生命はまさにそのような場所で誕生したのではないかと私たちは疑っているからです。」
研究用のサンプルは、2022 年の遠征 SO 292/2 中に調査船ゾンネによって回収された堆積物コアから採取されました。科学者たちは、この航海中にマリアナ前弧のこれまで知られていなかった泥火山を発見しただけでなく、それらのサンプルを採取することもできました。
サンプルは、Cluster of Excellence「The Ocean Floor – Earth's Uncharted Interface」の一部として入手されました。パラシュ・クマワット氏らは現在、劣悪な環境での生物の栄養素の好みをさらに調べるために、孵化器で生物を培養することを計画している。
参考文献：「マリアナ前弧における蛇紋岩化学合成生物圏のバイオマーカー証拠」Palash Kumawat、Elmar Albers、Wolfgang Bach、Frieder Klein、Walter Menapace、Christoph Vogt、Florence Schubotz、2025 年 8 月 13 日、コミュニケーション 地球と環境。
DOI: 10.1038/s43247-025-02667-6