海洋生物学：珪藻フィトクロムは水中の光スペクトルを統合して深度を感知する

水中での生活は光の分布によって強く構造化されている。光は深度によって強度が減衰するのに加えて、深度とともにスペクトルが連続的に変化する。植物プランクトンが光受容体を介して光のこれらの変化をどの程度感知しているかは、まだ十分には分かっていない。我々はこの問題に取り組むために、モデル種における珪藻フィトクロム（DPH）光受容体の機能研究と、DPHの分布と活性の環境調査を統合している。今回我々は、DPHを介した光スペクトル変動に対するin vivo用量–反応アッセイを開発し、DPHが光スペクトルの全範囲にわたって光可逆的な応答を引き起こすことができ、その結果、深度によってDPHの光平衡状態が変化することを示す。また我々は、珪藻Thalassiosira pseudonanaでdph変異体を作製し、海洋深度をシミュレートした低青色光条件下において、DPHが光合成順化を調節しており、これによって深度の光学的検出と機能的応答を結び付けていることを実証した。DPHを含有する珪藻類の緯度分布は、恒常的な成層海域から季節的に層の混合が起こる海域にまでわたることから、水柱の垂直変位に対応する上で、DPH機能は適応的な意義を持つことを示唆している。この研究は、DPHが光学的深度の検出器であることを明らかにすることで、珪藻類が水中の光照射野に埋め込まれた情報をどのように利用して、有光層にわたってその生理的性質を調整しているかについての新たな見方をもたらす。

目次へ戻る