水曜海山における特異な微生物現象(微生物, <特集>海底熱水系における生物・地質の相互作用)  [in Japanese] New Findings on Microbial Diversity and Function at Suiyo Seamount(Microbiology)  [in Japanese]

半閉鎖的なカルデラ内に発達した熱水プルーム層や海底面および海底下に形成されている熱水微生物生態系構造の解明を目指して, 伊豆小笠原海域の水曜海山をモデル対象に選択し, 海底掘削装置や有人・無人の潜水艇, 採水器, 現場ろ過器, 現場培養器等を駆使した調査研究を実施した。解明された研究結果のうちで, 特に注目すべき微生物現象の新知見は次のとおりである。すなわち, 熱水プルーム層における細菌群集の100%近くが僅か2種類の微生物系統群で構成されており, これら2種類の微生物にとって水曜海山環境が良好な培養器となっていることが明らかになった。また, 新たに開発したカテーテル型現場培養器を掘削孔や天然熱水噴出孔内に挿入して試料採取したことにより, εプロテオバクテリアや光合成細菌, 好熱性化学合成古細菌などに関連する新規微生物系統群や新規な硫酸還元酵素遺伝子を見出すことに成功した。さらに, 微生物の至適増殖温度を決定している遺伝子部位の特定化にも成功し, 現場調査への応用を図ることが可能になった。

Microbial ecosystems associated with hydrothermally active layers (e.g., hydrothermal plume, venting seafloor and sub-vent layers) inside the caldera of Suiyo Seamount (ca. 1,000∿1,400 m in the depth), Izu-Bonin Arc, were investigated in the framework of Archaean Park Project using a portable marine driller, manned and unmanned submersibles, water samplers, in situ filtration systems, and in situ growth chambers. Through quantitative population analysis of microbes in the hydrothermal plume, we found that this caldera has functioned as a natural continuous incubator for only two phylotypes of Bacteria in the deep sea. We also discovered several new phylotypes of microbes belonging to the epsilon-Proteobacteria, photosynthetic alpha-Proteobacteria, and chemoautotrophic thermophilic Archaea. These were found in samples collected from natural vents and boreholes using a newly developed catheter-type in situ growth chamber. From one of the growth chamber samples, a new dissimilatory sulfite reductase gene sequence was obtained. We also succeeded in identifying a gene region which regulates optimal growth temperatures of microbes, and we tried to apply this gene information to analysis of natural microbial communities.