太平洋で発見されたヒ素呼吸の生活

研究者は、DNAを抽出するために大量の海水を汲み上げる装置のラインを修正します。 左側の機器は、温度、塩分、深さなどの特性を測定し、海水の小さなサンプルを収集します。 Noelle Held / Woods Hole海洋研究所による画像。

ヒ素はほとんどの生物にとって致命的な毒ですが、新しい研究により、ヒ素を呼吸する太平洋の低酸素地域で微生物が発見されました。

ワシントン大学海洋学教授ガブリエルロキャップは、2019年4月29日、査読付きジャーナルProceedings of the National Academy of Sciencesで発表された研究の共著者です。 Rocapは声明で次のように述べています。

私たちは、海洋中のヒ素のレベルが非常に低いことを長い間知っていました。 しかし、生物はヒ素を使って生計を立てているという考えは、外洋のまったく新しい代謝です。

チームは、メキシコ沖の熱帯太平洋への2012年の調査航海中に収集されたサンプルを分析しました。 海水サンプルは、酸素がほとんど存在しない表面下の領域から来ました。 Rocapは言った:

海のいくつかの部分には、測定可能な酸素がない水のサンドイッチがあります。 これらの地域の微生物は、食物からエネルギーを抽出するための電子受容体として機能する他の要素を使用する必要があります。

4つの酸素原子に囲まれた紫色のヒ素原子はヒ酸塩です(左)。 3つの酸素原子に囲まれたヒ素原子は亜ヒ酸塩です(右)。 この研究は、酸素欠乏環境でエネルギーを得るために一方を他方に変換できる海洋生物の証拠を発見しました。 ウィキメディア経由の画像。

海水から抽出されたDNAの遺伝分析により、エネルギーを得る方法としてヒ素ベースの分子を変換することが知られている2つの遺伝経路が見つかりました。

研究者によると、水中で発見された微生物は、温泉や陸上の汚染された場所で見つかったヒ素を呼吸する微生物とおそらく遠い関係にあるとのことです。

カリフォルニア州のモノ湖は自然にヒ素が多く、ヒ素を呼吸することで生き残る微生物を受け入れることが知られています。 海洋環境に生息する生物は、陸上の生物に関係している可能性があります。 Pixabayを介した画像。

生物学者は、呼吸にヒ素を使用する戦略は地球の初期の歴史からの引き継ぎだと考えています。 地球上で生命が発生した期間中、空気と海洋の両方で酸素が不足していました。 酸素が地球の大気中に豊富になったのは、光合成が広範になり、二酸化炭素ガスを酸素に変換した後のみです。 初期の生物は、ヒ素のような他の元素を使用してエネルギーを獲得しなければなりませんでした。ヒ素は、当時の海ではより一般的でした。

ウッズホール海洋学研究所のポスドク研究員であるJaclyn Saundersは、研究の第一著者です。 彼女は言いました:

私たちは、まだそこにある経路の遺伝的特徴、今日まで維持されている過去の海洋の残骸を発見しました。

ヒ素を呼吸する人口は、気候変動の下で再び成長する可能性があります。 低酸素領域は拡大すると予測されており、溶存酸素は海洋環境全体で低下すると予測されています。 Rocapは言った:

私にとって、それは私たちが知らない海にどれだけ残っているかを示しています。

結論:研究者は、ヒ素を呼吸する微生物を発見しました。

出典:遠洋性酸素欠乏地帯の海洋微生物群集におけるヒ素ベースの完全な呼吸サイクル

ワシントン大学経由