世界の海洋は、大気中に放出される二酸化炭素のおよそ25％を吸収している。
光鉄栄養細菌として知られる、電気を食べる細菌は、この過程を後押しし、排出量の削減に貢献しうると、新たな研究によると示されている。
研究によると、この細菌は「電気」を「食べ」、その過程で気候変動を招く二酸化炭素を吸収して閉じ込めることができる。
汽水域の堆積物に見られる細菌は、「電気」を「食べ」、その過程で気候変動を招く二酸化炭素を吸収して閉じ込めることができると、研究で明らかになった。
世界の海洋は、化石燃料が燃やされた際に大気中へ放出される二酸化炭素のおよそ25％を吸収している。光鉄栄養細菌として知られる電気を食べる細菌は、研究によると、この重要な過程を後押しできるという。
この珍しい能力は、以前は淡水細菌にほぼ限られると考えられていたが、海洋細菌にも一般的に見られる可能性がある。
「これらの微生物は二酸化炭素を固定・隔離しており、『電気』を食べることも光鉄栄養も行える」と、ワシントン大学セントルイス校生物学助教授で研究責任者のArpita Bose氏は述べる。「光鉄栄養細菌は、二酸化炭素を固定しながら、光合成の電子源として可溶性鉄を利用する。海洋環境は、必要とする多くのものが豊富にあるため、彼らにとって格好の場所である。
「私たちがこれらの微生物に関心を寄せているのは、その炭素隔離における役割によるものであり、」と彼女は述べる。「これらの微生物は、気候変動への対策において重要な役割を果たす可能性がある。」
科学者らが1990年代に分離した最初の光鉄栄養細菌は、淡水生態系に由来するものだった。海洋性の光鉄栄養細菌はこれまでにわずか2種しか発見されていないが、それらの細菌は実験室で生かし続けることが難しい。
「これは海洋性の光鉄栄養細菌の研究を大きく妨げてきた」とBose氏は述べる。
今回の研究では、Bose氏は細菌を探すお気に入りの場所の一つである、マサチューセッツ州Woods Holeとトランクリバー河口に戻った。そこで彼女とチームのメンバーは、新たに15株を分離した。分離したのは、一般的な海洋性無酸素光合成細菌で、Rhodovulum sulfidophilum。
「私たちは、すべてのRhodovulum株が光鉄栄養能を持つことを確認し、代表株としてAB26を用いて、それも電気を消費できることを示した」とBose氏は述べる。
実験室では、細菌は電気源から直接電子を取り出すことができた。自然界では、海洋堆積物中に自然に豊富に存在する錆やその他の鉄鉱物を通じて電子を取り込んでいると考えられる。
その後、研究者らは、細菌が電子を直接消費する経路をさらに解明するため、株の一つを用いて追加の試験を行った。これまで知られていなかった電子伝達タンパク質が、この過程の鍵を握っているようだが、分子メカニズムを具体的に説明するにはさらなる研究が必要である。
「無酸素光合成細菌は、Rhodovulum sulfidophilumのように、海洋生態系に広く分布している」と、カリフォルニア大学バークレー校のポスドク研究員で今回の研究の共同筆頭著者であるDinesh Gupta氏は述べる。
「本研究は、これらの細菌が不溶性・固相物質を電子供与体として利用できるかどうか、また、この電子取り込み過程が海洋における炭素隔離や二酸化炭素固定と関連しうるかどうかを初めて検討したものである。」
これらの細菌は、すでに海洋堆積物中に一般的に存在し繁殖しているため、気候変動に対する将来の人為的アプローチの鍵をすでに握っているかもしれないと、Bose氏は述べる。
「それが隠れた代謝経路かもしれないため、自然界でこれらの細菌がどの程度炭素隔離を行えるのかを理解する必要がある」とBose氏は述べる。「バイオテクノロジーと環境の両面で、さらにその能力を高めることもできる。本研究は大きな一歩であり、今後の多くの研究の土台を築くものである。」
本研究はISME Journalに掲載されている。
