研究者らは、地球上で最も厳しい水中環境の一つであるマリアナ前弧地域でpH 12の場所で繁栄する微生物群集を発見した。脂質バイオマーカーを用いて、チームはこれらの微生物がメタンと硫酸塩を代謝して生き延びる方法を明らかにした。この発見は、このような極端な条件が原始生命の起源となった場所を反映している可能性を示唆している。
Communications Earthに掲載された研究で、ブレーメン大学の地質学科のPalash Kumawat氏率いる科学者らが、マリアナ前弧の泥火山から採取した堆積物コアを分析した。これらのサンプルは、2022年のSO 292/2探検中に研究船Sonne上で収集され、以前は知られていなかった水中火山が発見された。
環境のpH 12は極めてアルカリ性で敵対的であり、低バイオマスと栄養不足によりDNA検出がほぼ不可能である。代わりに、チームは脂質バイオマーカー—特殊な脂肪分子—に頼って生物学的活動を特定した。「しかし、私たちは脂肪を検出できました」と、博士課程の候補者であるKumawat氏は説明した。「これらのバイオマーカーの助けを借りて、この極端な環境でメタンと硫酸塩を代謝する微生物の生存戦略についての洞察を得ることができました。」
これらの微生物は自己完結型の生態系を形成し、岩石中の鉱物や二酸化炭素や水素などの気体からエネルギーを引き出してメタンを生成し、これは主要な温室効果ガスである。バイオマーカーと同位体データを組み合わせることで、活性または最近の微生物集団を古代の残骸から区別する。「この区別は、極めて低いバイオマスと栄養不足の地域で作業する際に役立ちます」とKumawat氏は述べた。
共同著者のFlorence Schubotz博士、ブレーメン大学の海洋環境科学センターMARUMの有機地球化学者は、この発見の意義を強調した。「これらの発見で魅力的なのは、高いpHと低い有機炭素濃度などの極端な条件下で生命が可能な点です」と彼女は語った。「これまで、このシステムでのメタン生成微生物の存在は推測されていましたが、直接確認できませんでした。さらに、このような微生物生息地についての洞察を得るのは単純にエキサイティングです。なぜなら、私たちは原始生命がまさにこのような場所で起源した可能性を疑っているからです。」
この研究は、Cluster of Excellence「The Ocean Floor—Earth's Uncharted Interface」の一部である。将来的な計画には、これらの微生物を制御されたインキュベーターで培養し、そのような非居住的な環境での栄養取得を研究することが含まれる。この仕事は、深海微生物が地球規模の炭素循環における役割を強調し、生命の限界についての理解を拡大する。