Research press release

微生物学:微生物が海底下で生き残る上でカギとなるのは代謝能力

Nature Communications

Microbiology: Metabolism key to microbial survival under the seafloor

温度が最高120℃に達する海底下1キロメートル以上の堆積層で微生物群集が生き残れるのは、エネルギー代謝速度が高いためだと考えられるとした論文が、Nature Communications に掲載される。今回の知見は、生物にとっての上限とされる温度で生活している生物の生存戦略の解明に役立つ。

地表下の海洋堆積物には、地球上に生息する微生物が大量に含まれていると考えられている。以前の調査では、南海トラフの沈み込み帯から堆積物コアを回収して、そこを生息地とする生物の範囲を調べた。この調査地点では、最深部の堆積物の温度が120℃に達するにもかかわらず、小規模な微生物群集が繁栄していることが分かった。しかし、これらの微生物が生き残れるように適応した過程は明らかになっていない。

今回、Tina Treudeたちは、これまでの研究を基にして、高無菌作業条件下で高感度放射性トレーサー実験を行い、微生物が堆積物中でどのように生き残ってきたのかを調べた。その結果、深海底の高温の堆積層に生息する微生物は、エネルギー代謝速度が極めて高いことが判明した。この結果は、深海底で生息する微生物の生活がゆっくりであるという以前の観察結果とは極めて対照的だ。Treudeたちは、極端な環境の微生物群集は、熱による細胞損傷を修復するために必要なエネルギーを供給するために高い代謝速度を維持しなければならないが、堆積物中の有機物の加熱によって供給される豊富な栄養素に支えられているという仮説を提起している。

Treudeたちは、今回の知見が、地表下の堆積環境と生物にとっての上限温度に関する学説の理解に影響を及ぼすという考えを示している。

High rates of energy metabolism may enable a microbial community to survive in sediments over a kilometre below the seafloor at temperatures of up to 120°C, suggests a study published in Nature Communications. The findings shed light on the survival strategies of organisms living at what is thought to be the upper temperature limit for life.

Marine sediments below the Earth’s surface are thought to contain a large proportion of the microbial life on the planet. A previous expedition recovered sediment cores from the Nankai Trough subduction zone to explore the extent of life in these habitats. At this site, despite temperatures in the deepest sediments reaching 120°C, a small microbial community was found to be thriving, but how these organisms had adapted to survive was unclear.

Building on their earlier work, Tina Treude and colleagues used sensitive radiotracer experiments under highly sterile working conditions to explore how the organisms survived in the sediments. They found that the microbes in the deep, hot sediments had exceptionally high rates of energy metabolism, which is in stark contrast with the slow microbial life previously observed in the deep subseafloor. The authors propose that, in the extreme environment, the microbial community has to maintain a high metabolic rate to provide the energy required to repair cell damage caused by heat, but are supported by an abundance of nutrients supplied by the heating of organic matter in these sediments.

The authors suggest their findings have implications for our understanding of the sedimentary environment below the Earth’s surface and the proposed upper temperature limit for life.

doi: 10.1038/s41467-021-27802-7

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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