深海炭素固定の担い手である微生物(The mystery of the missing deep ocean carbon fixers)

2025-12-01 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)

カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)の研究者らは、深海で大量の二酸化炭素を固定しているはずなのに姿が確認できない「深海炭素固定生物」の謎に迫った。海洋観測では、深海水塊に光合成由来とは説明できない有機物が多量に存在し、何らかの“見えない炭素固定者”が働いていると考えられてきた。研究チームは、生化学的指標と分子解析を用いて、深海に豊富に存在するアーキア・バクテリア群が、これまで推定されていたよりはるかに高い速度で無機炭素を固定している可能性を示した。特に、暗所化学合成(chemolithoautotrophy)による炭素固定が、深海炭素循環を支える主要プロセスであることが明確化された。これは、地球全体の炭素収支モデルの見直しにつながる重要な成果であり、気候変動予測の改善や深海生態系の理解に大きく寄与する。

<関連情報>

海洋における無機炭素固定に対するアンモニア酸化剤のわずかな貢献 Minor contribution of ammonia oxidizers to inorganic carbon fixation in the ocean

Barbara Bayer,Katharina Kitzinger,Nicola L. Paul,Justine B. Albers,Mak A. Saito,Michael Wagner,Craig A. Carlson & Alyson E. Santoro
Nature Geoscience  Published:23 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41561-025-01798-x

深海炭素固定の担い手である微生物(The mystery of the missing deep ocean carbon fixers)

Abstract

Ammonia-oxidizing archaea are the most abundant chemolithoautotrophs in the ocean and are assumed to dominate carbon fixation below the sunlit surface layer. However, the supply of reduced nitrogen delivered from the surface in sinking particulate organic matter is insufficient to support the amount of nitrification required to sustain measured carbon fixation rates in the dark ocean. Here we attempt to reconcile this observed discrepancy by quantifying the contribution of ammonia oxidizers to dark carbon fixation in the eastern tropical and subtropical Pacific Ocean. We used phenylacetylene—a specific inhibitor of the ammonia monooxygenase enzyme—to selectively inhibit ammonia oxidizers in samples collected throughout the water column (60–600 m depth). We show that, despite their high abundances, ammonia oxidizers contribute only a small fraction to dark carbon fixation, accounting for 4–25% of the total depth-integrated rates in the eastern tropical Pacific. The highest contributions were observed within the upper mesopelagic zone (120–175 m depth), where ammonia oxidation could account for ~50% of dark carbon fixation at some stations. Our results challenge the current view that carbon fixation in the dark ocean is primarily sustained by nitrification and suggest that other microbial metabolisms, including heterotrophy, might play a larger role than previously assumed.

1702地球物理及び地球化学
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