【生物】窒素固定の起源は35億年前の深海か [14/05/18]
1 ：かじりむし ★＠転載禁止：2014/05/18(日) 00:45:24.40 ID:???
窒素固定の起源は35億年前の深海か
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=00020140516005&expand
サイエンスポータル May 18, 2014
初期生命の進化に新しい手がかりが見つかった。生命を支えるには、窒素を取り
込んで利用できることが欠かせない。その窒素固定ができる超好熱性のメタン生成
古細菌（メタン菌）が35億年前の深海熱水環境にいた可能性が高いことを、海洋研
究開発機構の西澤学研究員と東京農工大、東京工業大学の研究グループが明らかに
した。地球初期の深海熱水環境で誕生した化学合成生態系がその後の多様な生命進
化の起源になったとする説を支持する発見として注目される。
窒素はタンパク質やDNAなどの生体分子の材料になる重要な元素だが、空気の約8
割を占める窒素を取り込んで、アンモニアに変換する窒素固定は難しい。自然界で
は、光合成をするシアノバクテリアやメタン菌などが窒素固定をして地球上の生命
を支えてきた。地球初期の窒素固定は光合成とともに、生命進化の原動力になった
と考えられているが、その進化の過程がこれまで実証されていなかった。
海洋研究開発機構（JAMSTEC）の有人潜水調査船「しんかい6500」と支援母船
「よこすか」は2006年、熱水が深海から噴き出す中央インド洋海嶺「かいれい熱水
フィールド」で、窒素固定能を持つ超好熱性（摂氏70度以上で生存、増殖可能）メ
タン菌と好熱性（40〜70度で増殖可能）メタン菌を採取した。この海底は地球初期
の深海熱水環境の特徴を残している。
研究グループはこの2種類のメタン菌を培養して実験した。いずれも窒素固定を
しており、その反応速度は熱水化学組成によらず一定で、シアノバクテリアに比べ
て10倍も速いことを確かめた。特に、超好熱性メタン菌は、鉄やモリブデンの幅広
い濃度条件で窒素を固定できた。地球初期の海水はモリブデンに乏しく鉄が多かっ
たと考えられており、超好熱性メタン菌は初期の深海熱水環境でも活発に窒素固定
していた様子がうかがえた。
さらに、地球初期の古い地層に残された「暗号」を解読するため、窒素固定の同
位体分別値を測定した。窒素には質量数14と15の同位体が存在する。窒素分子から
アンモニアを固定する際に、窒素同位体存在比が変化する度合いを同位体分別値と
呼ぶ。培養実験で得たメタン菌の窒素固定の同位体分別値と、35億年前の深海熱水
活動で形成された石英脈（西オーストラリアのノースポール地域の地層）の窒素分
子の同位体組成の関係を調べたところ、 35億年前の深海熱水環境に生息したメタ
ン菌が窒素固定して増殖していた可能性が高いことがわかった。
今回の研究結果を基に初期生命の進化をたどると、地球が約45億年前に形成され、
少なくとも38億年前に原始生命が海で誕生したあと、35億年前には深海熱水域でメ
タン菌が窒素固定能を獲得し、34億年前以降に光合成をする細菌が海洋表層に出現
して、海に生命が満ちあふれていったという大きなシナリオが描ける。生命を支え
る窒素固定遺伝子は地球初期の深海熱水環境で生まれ、生命の共通祖先かメタン菌
から光合成細菌の祖先に伝わったことが裏付けられた。
西澤研究員は「インド洋の深海熱水環境で採取したメタン菌の培養実験から、地
質の記録を解読する鍵を手に入れて、35億年前の地層に残された暗号を読み取った。
少なくとも35億年前の深海熱水環境に生息した化学合成菌は窒素固定ができたのだ
ろう。窒素固定は光合成に先んじて出現し、光合成細菌に窒素固定の遺伝子が伝わ
った。今後は、初期の海洋表層で起きた生命進化のプロセスを明らかにしたい」と
話している。
今回の研究成果は、5月16日付で国際地球化学会誌「Geochimica Cosmochimica
Acta」オンライン版に発表された。
Physiological and isotopic characteristics of nitrogen fixation by hyperthermophilic methanogens: Key insights into nitrogen anabolism of the microbial communities in Archean hydrothermal systems.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703714002634?np=y
プレスリリース http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20140516/
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=00020140516005&expand
サイエンスポータル May 18, 2014
初期生命の進化に新しい手がかりが見つかった。生命を支えるには、窒素を取り
込んで利用できることが欠かせない。その窒素固定ができる超好熱性のメタン生成
古細菌（メタン菌）が35億年前の深海熱水環境にいた可能性が高いことを、海洋研
究開発機構の西澤学研究員と東京農工大、東京工業大学の研究グループが明らかに
した。地球初期の深海熱水環境で誕生した化学合成生態系がその後の多様な生命進
化の起源になったとする説を支持する発見として注目される。
窒素はタンパク質やDNAなどの生体分子の材料になる重要な元素だが、空気の約8
割を占める窒素を取り込んで、アンモニアに変換する窒素固定は難しい。自然界で
は、光合成をするシアノバクテリアやメタン菌などが窒素固定をして地球上の生命
を支えてきた。地球初期の窒素固定は光合成とともに、生命進化の原動力になった
と考えられているが、その進化の過程がこれまで実証されていなかった。
海洋研究開発機構（JAMSTEC）の有人潜水調査船「しんかい6500」と支援母船
「よこすか」は2006年、熱水が深海から噴き出す中央インド洋海嶺「かいれい熱水
フィールド」で、窒素固定能を持つ超好熱性（摂氏70度以上で生存、増殖可能）メ
タン菌と好熱性（40〜70度で増殖可能）メタン菌を採取した。この海底は地球初期
の深海熱水環境の特徴を残している。
研究グループはこの2種類のメタン菌を培養して実験した。いずれも窒素固定を
しており、その反応速度は熱水化学組成によらず一定で、シアノバクテリアに比べ
て10倍も速いことを確かめた。特に、超好熱性メタン菌は、鉄やモリブデンの幅広
い濃度条件で窒素を固定できた。地球初期の海水はモリブデンに乏しく鉄が多かっ
たと考えられており、超好熱性メタン菌は初期の深海熱水環境でも活発に窒素固定
していた様子がうかがえた。
さらに、地球初期の古い地層に残された「暗号」を解読するため、窒素固定の同
位体分別値を測定した。窒素には質量数14と15の同位体が存在する。窒素分子から
アンモニアを固定する際に、窒素同位体存在比が変化する度合いを同位体分別値と
呼ぶ。培養実験で得たメタン菌の窒素固定の同位体分別値と、35億年前の深海熱水
活動で形成された石英脈（西オーストラリアのノースポール地域の地層）の窒素分
子の同位体組成の関係を調べたところ、 35億年前の深海熱水環境に生息したメタ
ン菌が窒素固定して増殖していた可能性が高いことがわかった。
今回の研究結果を基に初期生命の進化をたどると、地球が約45億年前に形成され、
少なくとも38億年前に原始生命が海で誕生したあと、35億年前には深海熱水域でメ
タン菌が窒素固定能を獲得し、34億年前以降に光合成をする細菌が海洋表層に出現
して、海に生命が満ちあふれていったという大きなシナリオが描ける。生命を支え
る窒素固定遺伝子は地球初期の深海熱水環境で生まれ、生命の共通祖先かメタン菌
から光合成細菌の祖先に伝わったことが裏付けられた。
西澤研究員は「インド洋の深海熱水環境で採取したメタン菌の培養実験から、地
質の記録を解読する鍵を手に入れて、35億年前の地層に残された暗号を読み取った。
少なくとも35億年前の深海熱水環境に生息した化学合成菌は窒素固定ができたのだ
ろう。窒素固定は光合成に先んじて出現し、光合成細菌に窒素固定の遺伝子が伝わ
った。今後は、初期の海洋表層で起きた生命進化のプロセスを明らかにしたい」と
話している。
今回の研究成果は、5月16日付で国際地球化学会誌「Geochimica Cosmochimica
Acta」オンライン版に発表された。
Physiological and isotopic characteristics of nitrogen fixation by hyperthermophilic methanogens: Key insights into nitrogen anabolism of the microbial communities in Archean hydrothermal systems.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703714002634?np=y
プレスリリース http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20140516/
2 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 00:53:20.96 ID:8EweIdMw
いや、韓国でしょ
3 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 01:03:20.61 ID:rDdgL74e
「起源」という言葉に反応するネトウヨ
4 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 01:10:04.99 ID:DKxhromE
空中元素固定装置？
5 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 05:55:02.91 ID:m8bA+9Sf
すごい壮大な研究なんだろうけど、金になりそうにないねw
知的好奇心いっぱいで、こういう研究が出来るってやっぱり良いよなあ。
知的好奇心いっぱいで、こういう研究が出来るってやっぱり良いよなあ。
6 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 06:45:01.50 ID:HlLSqW8h
ハニーフラッシュ！
7 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 06:50:46.00 ID:f23snPZv
【化学】アンモニアを合成する新手法を開発 モリブデン化合物を触媒に常温常圧で効率よく＝東大
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1291620835/
【化学】窒素と水からアンモニア−脱化石燃料の合成に道 東京農工大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1350481087/
【化学】窒素と水からアンモニアを製造する手法 省エネルギーを実現した新たな触媒が開発される／東工大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1350937307/
【化学】東大と九大、安価な鉄錯体による常温常圧でのアンモニア等価体の合成に成功
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1354785536/
【植物】シアノバクテリアの窒素固定に必須の制御タンパク質を世界で初めて発見[14/04/22]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1398127516/
【エネルギー】人工光合成の研究加速 実用化へ日本が先陣 資源・温暖化で脚光
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1359024036/
【技術】植物の光合成に匹敵する人工光合成に目処…2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発／東工大など
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1389778011/
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1291620835/
【化学】窒素と水からアンモニア−脱化石燃料の合成に道 東京農工大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1350481087/
【化学】窒素と水からアンモニアを製造する手法 省エネルギーを実現した新たな触媒が開発される／東工大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1350937307/
【化学】東大と九大、安価な鉄錯体による常温常圧でのアンモニア等価体の合成に成功
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1354785536/
【植物】シアノバクテリアの窒素固定に必須の制御タンパク質を世界で初めて発見[14/04/22]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1398127516/
【エネルギー】人工光合成の研究加速 実用化へ日本が先陣 資源・温暖化で脚光
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1359024036/
【技術】植物の光合成に匹敵する人工光合成に目処…2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発／東工大など
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1389778011/
8 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/18(日) 06:53:07.28 ID:kYbYSNOj
9 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/19(月) 15:29:06.12 ID:blN/VyGk
なるほど
この菌を木星に送り込もうぜ
この菌を木星に送り込もうぜ
10 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/21(水) 12:35:25.75 ID:iyjAqiez
古細菌すごすぎ
こいつらが真核生物の起源なんだろ
こいつらが真核生物の起源なんだろ
11 ：名無しのひみつ＠転載禁止：2014/05/26(月) 22:12:21.81 ID:9GjtpFir
>この海底は地球初期の深海熱水環境の特徴を残している。
残してるわけじゃなくて再現してるだけだし、たとえ残してたにしても、そこに住んでる生物が
地球初期の生物の特徴を残してるわけでもない
単体じゃない窒素なんて火山ガスからも多少は出るし、雷でも供給されるしってことで、酷い
与太だ
残してるわけじゃなくて再現してるだけだし、たとえ残してたにしても、そこに住んでる生物が
地球初期の生物の特徴を残してるわけでもない
単体じゃない窒素なんて火山ガスからも多少は出るし、雷でも供給されるしってことで、酷い
与太だ
12 ：名無しのひみつ＠転載は禁止：2014/07/10(木) 07:08:23.45 ID:00NyQLEk
【生物】35億年前の超好熱性メタン菌が、窒素固定を行っていたことを確認 [2014/07/10]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1404925188/
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1404925188/
【テラフォーミング】 地球上でもっとも単純な最古の生物であるメタン菌、火星上でも棲息できる可能性有り [AstroArts]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1400834104/
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1400834104/