科学者たちが深海の有色有機物に関する新事実を発見した

May 26, 2017

大気中の二酸化炭素の約半分は、海洋の植物プランクトン（主にピコシアノバクテリア）によって光合成によって固定されている。 ピコシアノバクテリアを中心とする植物プランクトンが光合成によって固定している。

ピコシアノバクテリアは単細胞の微生物で、淡水や海洋環境に広く分布している。 生物学的に固定された炭素の大部分は、これらの植物プランクトンによって海面で形成され、その後深海に運ばれる。しかし、着色された溶存有機物（陸上または海上の植物デトリタス由来）が、どのようにして深海に行き着くのかはまだ不明である。

メリーランド大学環境科学センター（UMCES）の化学者であるマイケル・ゴンシオール氏は、「我々はまだ海洋炭素循環を理解し始めたばかりである。と、メリーランド大学環境科学センター（UMCES）の化学者マイケル・ゴンシオール氏は語った。

深海では、溶存有機物は川や小川で見られる腐植質のような蛍光に似た蛍光シグナルを示す。多くの科学者は、この物質が川や小川から流れ出たものであると仮定している。 多くの科学者は、この物質が陸地から海へと運ばれる河川や小川に由来すると仮定してきた。 しかし、この物質には海洋由来のものがあるという証拠が増えつつあり、深海で発見されたこの着色物質の大部分を説明できるかもしれない。

UMCESの研究者であるゴンシオールとフェン・チェンは、海洋ピコシアノバクテリアから放出される有機物の特徴を明らかにする第一歩を踏み出した。

「我々の当初の計画は、ピコシアノバクテリアのウイルス溶解から放出される有機炭素の運命を理解することでした」と分子生物学者のチェンは言う。

彼らは初めて、培養したピコシアノバクテリア（シネコッカスとプロクロロコッカス）が、海洋環境で見られるこれらの典型的な蛍光シグナルと密接に一致する蛍光成分を放出することを示した。

シネコッカスとプロクロロコッカスはともに、海洋で最も豊富な炭素固定体である。もし海洋の温暖化が続けば、より暖かい温度を好むピコシアノバクテリアは今世紀末までに10～20％増加すると予測されている。

「青い海を航海していると、たくさんのピコシアンバクテリアが働いている。彼らは二酸化炭素を有機炭素に変え、有機物に由来する深海の色の一部を担っている可能性が高い」とゴンシオール氏は言う。

ゴンシオールとチェンはシネコカクスの菌株を研究し、この発見に行き当たった。彼らは、ドイツ・ミュンヘンのヘルムホルツ環境保健センターのフィリップ・シュミット・コップリン教授と共同で、最先端の質量分析装置を用いて分子組成を調べ、溶存有機物の運命を測定することを計画した。

多くの生物学的化合物は光で励起されると発光する。ゴンシオールは吸光度と蛍光を測定する光学分析を行った。

「これらのサンプルの最初の蛍光測定を見たとき、何が起こっているのかがはっきりした。ピコシアノバクテリアが蛍光を発する有機物を放出していることがわかった。

「海洋には光合成をするシアノバクテリアがたくさんいる。しかし、ピコシアノバクテリアと蛍光性溶存有機物との間に関連性を見いだした人はいなかった。

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