新たな研究によると、海洋温度の上昇が海洋栄養循環に不可欠な微生物 Nitrosopumilus maritimus に利益をもたらす可能性がある。このアーキアは、より暖かく栄養の乏しい条件下で鉄をより効率的に使用することで適応し、海洋の生産性を維持する可能性がある。米国科学アカデミー紀要に掲載された知見は、気候変動の中でこれらの微生物が海洋化学においてより大きな役割を果たす可能性を示唆している。
海洋温度の上昇は、海洋熱波や広範な気候変動の影響を受け、深海まで浸透し、海洋の化学的・生物学的システムを乱す可能性がある。しかし、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の微生物学教授 Wei Qin と南カリフォルニア大学の全球変化生物学教授 David Hutchins が主導した研究は、主要なアンモニア酸化アーキアである Nitrosopumilus maritimus がこれらの変化に適応できることを明らかにした。 この微生物は海洋微生物プランクトンの約30%を占め、海洋の窒素循環に不可欠である。これらはアンモニアを酸化し、窒素を海洋食物連鎖の基盤であるプランクトンの成長を調節する形態に変換し、生物多様性を支えている。 「海洋温暖化の影響は1,000メートル以上の深さに及ぶ可能性がある」と Qin は述べた。「これまで深海は表面の温暖化からほぼ隔絶されていると考えられていたが、現在では深海の温暖化がこれらの豊富なアーキアが強く依存する鉄の使用方法を変えることが明らかになっており、深海の微量金属の利用可能性に影響を及ぼす可能性がある。」 制御された実験で、研究チームは微生物の純粋培養をさまざまな温度と鉄濃度に曝露し、汚染を避けた。結果として、鉄制限条件下で高温下では、Nitrosopumilus maritimus は少ない鉄で済み、それをより効率的に利用し、代謝を調整したことが示された。 リバプール大学の Alessandro Tagliabue による全球海洋生物地球化学モデリングと組み合わせた知見は、気候温暖化に伴い、鉄制限地域の深海アーキア群集が窒素循環と初級生産への寄与を維持または強化する可能性を示している。 これらの結果を検証するため、Qin と Hutchins は今夏、研究船 Sikuliaq を用いた探査を共同主導する。シアトルを出発し、アラスカ湾、亜熱帯循環、海ワイ島ホノルルに向かうこの航海には、20人の研究者が参加し、自然のアーキア集団と温度、金属利用可能性、微生物活動の相互作用を研究する。 この研究は、National Science Foundation、Simons Foundation、中国国家自然科学基金、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校、オクラホマ大学からの支援を受けた。米国科学アカデミー紀要 (2026; 123 (10); DOI: 10.1073/pnas.2531032123) に掲載されている。