東京大学大学院理学系研究科の鈴木庸平准教授の研究グループは、海洋研究開発機構の無人潜水艇「ハイパードルフィン」を用いて、南部マリアナトラフの深海底熱水噴出孔から、金属硫化物チムニーを採取しました。金属硫化物チムニーのような海底面付近に存在する岩石内部の微生物は、海底での採取から船上へ引き上げる間に、岩石内に海水から微生物が侵入することで引き起こされるサンプルの汚染が問題となっていました。研究グループのこれまでの研究により、岩石内部の微生物を細胞単位で可視化するイメージング技術の開発を行い、海底火山で噴出した溶岩の亀裂中に、細胞密度が1 cm3当たり100億個体を超える微生物が生息することが明らかとなっています。同じ手法を金属硫化物チムニーに適用しましたが、岩石内の空隙が小さく、微生物細胞の大きさも小さいため、細胞の姿を観察できませんでした。そこで最先鋭の電子顕微鏡解析技術を駆使して、岩石内部を観察した結果、酸化銅のナノ粒子にコーティングされた極小微生物が発見されました。通常、海水中に生息する極小微生物が岩石内部に侵入した場合、酸化銅ナノ粒子は海水に触れると速やかに消失する性質があるため、その体表面が粒子に覆われることはありません。このことから、今回発見された極小微生物は汚染によって侵入したものではなく、チムニー内部に生息していたものと考えられます。微生物の細胞が酸化銅ナノ粒子に覆われることで、観察が可能になった点も今回の発見の重要な鍵です。細胞サイズの小さい生命はより始原的であり、岩石内部で優占する微生物は、生命進化初期に誕生したグループであることが遺伝子解析で明らかになりました。そのため、本研究の成果により生命の誕生から初期進化に関する研究が進展すると期待されます。
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