環境微生物学：シアン酸塩は硝化細菌のエネルギー源である
Nature 524, 7563 doi: 10.1038/nature14856
アンモニアや亜硝酸を酸化する微生物は、亜硝酸を介して硝酸に至るアンモニアの好気的酸化に集合的に関わっており、全球的な生物地球化学的窒素循環に必須の役割を担っている。硝化細菌の生理学的性質は詳しく調べられていて、アンモニア酸化細菌およびアーキアの好気的増殖を促進するエネルギー源として広く認められているのは尿素とアンモニアのみである。今回我々は、アンモニアを酸化するタウマーキオータ門に属するNitrososphaera gargensisの純粋培養での好気的増殖では、シアン酸塩が唯一のエネルギー源および還元剤として用いられていることを報告する。これは、我々が知る限りで、こうした増殖をする最初の生物である。シアン酸塩は水界生態系および陸域生態系で還元型窒素の重要な供給源となっている可能性があり、Nitrososphaera gargensisでは酵素シアナーゼ（シアン酸塩添加によって誘導される）によってアンモニウムと二酸化炭素に変換される。シアナーゼ遺伝子ファミリーの中では、このシアナーゼは異なるクレードに属していて、Nitrospira属の亜硝酸酸化細菌のシアナーゼもそこに含まれている。共培養実験により、これらの亜硝酸酸化微生物はシアン酸塩に由来するアンモニアを、シアナーゼを持たないアンモニア酸化微生物に供給していることが実証された。シアン酸塩は、このような微生物共同体によって相互的な栄養供給を介して完全に硝化される。環境サンプルから得られた3000を超える一般に利用可能なメタゲノムの包括的セットのスクリーニングを行うことで、シアナーゼをコードしている遺伝子は、これらの硝化細菌のシアナーゼとまとまって、環境内に広範囲にわたって存在することが明らかとなった。我々の結果は、硝化を行う微生物の予想外の代謝的多機能性を明らかにしており、環境中の窒素化合物の循環におけるシアン酸塩のこれまで認められていなかった重要性を示唆している。
