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Research Results 研究成果

沖縄熱水海底下生命圏掘削により熱水孔下生命圏の限界を発見 ~海底下の変動する高温環境が生命圏の限界を決定する?

2016.10.11
研究成果Physics & ChemistryEnvironment & Sustainability

 国立研究开発法人海洋研究开発机构(以下「闯础惭厂罢贰颁」という。)深海?地殻内生物圏研究分野の柳川胜纪ポストドクトラル研究员(当时、现九州大学大学院比较社会文化研究院学术研究员)らは东京大学、九州大学、高知大学、ドイツ连邦地球科学天然资源研究所と共同で、2010年9月に実施した中部冲縄トラフ热水活动域での科学掘削(冲縄热水海底下生命圏掘削:2010年10月5日既报)で取得した柱状试料(コアサンプル)を用いて、深海热水喷出孔近傍の海底下に存在する生命圏「热水喷出孔直下生命圏」の存在様式とその限界を明らかにしました?
 これまでの深海热水活动域の喷出热水や热水チムニー等を対象とした研究により、热水喷出孔の海底下には地球内部エネルギー(还元的无机化学物质)に依存した超好热性微生物の住処(热水喷出孔直下生命圏)があることが强く予见されていました。しかし、科学掘削やその试料による直接的な証明に到った研究例はありませんでした。统合国际深海掘削计画(滨翱顿笔※2)第331次研究航海では、この热水喷出孔直下生命圏の直接的証明とその実态を世界に先駆けて解明することを目的に、中部冲縄トラフ伊平屋北海丘において地球深部探査船「ちきゅう」による掘削调査を行いました。本研究では、その航海で取得されたコアサンプルの详细な地球化学的分析と微生物学的解析を行い、微生物学、地球化学、鉱物学的手法を组み合わせた学际统合的な手法と解釈を通じて、海底下高温热水溜まりの変动やその化学组成の変化に伴う生息环境の空间的?时间的変化に规制された「热水喷出孔直下生命圏」の存在を明らかにすることができました。また、本研究は、海底下环境に生命圏と非生命圏の境界が存在することを世界で初めて明确に捉えることに成功し、その生息限界を决定づける物理?化学条件(今回の场合は高温)を明らかにした点で、地球における生命活动や生命圏の限界という根源的な科学命题に一つの答えを与える画期的な成果と言えます。 
 滨翱顿笔第331次研究航海は、これまで掘削试料や掘削后调査を通じて、海底热水鉱床研究开発やその成因に対する重要な科学的知见を提示するだけでなく(2010年10月5日既报および2016年2月25日既报)、科学掘削による环境変化が热水化学合成生物群集に及ぼす影响の世界初の定量的评価(2015年4月23日既报)や今后の海底工学やエネルギー资源研究における新しい可能性(2013年9月3日既报)を提示するなど、多くの研究成果を挙げてきています。これら成果の原点である、本研究成果こそが滨翱顿笔第331次研究航海の科学目标を达成すべき最も重要な成果と言えます。
 なお、本成果は、国際微生物生態学会が発行する科学誌のThe ISME Journal(Nature Publishing Group)のオンライン版に10月11日付け(日本時間)で掲載されました。

调査海域

掘削地点C0014 Hole Bでの間隙水化学組成のプロファイル。カリウムは深さ10 mから急激に増加するが、メタンは3つのピーク(5、11、27m)を持つ。メタンの炭素?水素同位体組成は共に深さ8.5mで顕著に高くなるが、これは微生物によるメタン消費が盛んであることを示唆している。なお、生命圏限界に相当する深度を赤色帯で示した。

掘削地点C0014 Hole Bでの嫌気的メタン酸化活性とメタン生成/嫌気的メタン酸化アーキアの群集組成。嫌気的メタン酸化活性でy軸上の白抜きのプロットは検出限界値以下を示す。メタン生成/嫌気的メタン酸化アーキアの群集組成は、各反応の鍵酵素をコードする遺伝子(mcrA)の塩基配列をもとに決定された。生命圏限界に相当する深度を赤色帯で示した。

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