【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】17K14412 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

炭素同位体 / 硫黄同位体 / 微生物 / 代謝 / 炭素同位体比 / 硫黄同位体比 / 炭素循環 / 硫黄循環 / 微生物代謝 / 培養実験 / 環境試料 / 成層湖 / 温泉 / 湖 / 光合成細菌 / 安定同位体 / 古生態

【研究成果の概要】

本研究ではまず化学合成細菌・光合成細菌の純粋培養を行い、脂肪酸の炭素・水素同位体比分析を行った。硫黄同位体比に関しては硫酸還元と硫黄不均化に注目し、それぞれの四種硫黄同位体的特徴付けに取り組んだ。。
フィールド研究に関しては、コスタリカの温泉水及び堆積物分析による炭素循環解析、成層湖涌池における微生物相と炭素循環解析、モンゴルの永久凍土帯湖底堆積物試料中硫黄同位体分析による気候変動解析に携わった。

【研究の社会的意義】

化学合成・光合成細菌バイオマス中脂肪酸の炭素・水素同位体比はそれぞれ炭素固定回路とエネルギー代謝を反映した分別範囲を示した。また、異なる環境下における硫黄代謝の硫黄同位体分別係数を明らかにした。それらの純粋培養結果で得られた分別範囲は堆積物試料中の炭化水素化合物や硫黄化合物がどのような微生物代謝で供給されたかを解析するために重要な基礎データとなる。
実際にフィールド調査にて堆積物の炭素・硫黄同位体比解析により、新たに微生物の寄与を含んだ炭素循環モデルの提案や永久凍土が気候変化によって融解した影響による硫黄同位体的特徴を明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】17K05712 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

gas hydrate / Sea of Japan / microdolomite / Bacteriodetes / helium / stable isotopes / Joetsu Basin / biomarker / phylogenetic / stable isotope / Japan Sea / authigenesis / microbial / noble gas / seawater / ガスハイドレート / 日本海 / ドロマイト / 希ガス同位体 / 自生鉱物

【研究成果の概要】

微生物活動は高温の温泉水、深海堆積物など様々な場所で見つかっているが、ガスハイドレート結晶中に高塩分微小空間が存在し、その中で微生物が代謝を繰り返していたとは研究チーム。私たちは新潟県沖上越堆積盆で、長い連続的なガスハイドレートのコアを採取・分解し、分解後に残ったハイドレート融解水中に、幸運にも、中心部分に暗黒有機物質と生命活動の痕跡を包含する微小なマイクロドロマイトが残されているのを発見した。その後の分析と研究により、ハイドレートの微小空隙中では微生物がオイルのような複雑な有機物質を代謝し、その活動の副産物として微小のマイクロドロマイトが形成され続けたことが明らかになった。

【研究の社会的意義】

Meters-thick gas hydrate was recovered from marine sediments and the role of mantle gases in methane migration and gas hydrate growth in the sea of Japan was documented. Microbial life was discovered inside of the gas hydrate, living within spheroidal aggregates of microdolomite.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】20340146 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

太古代 / 堆積岩 / チャート / 縞状鉄鉱層 / 黒色頁岩 / 安定同位体 / 微量元素 / 同位体 / 微生物

【研究成果の概要】

豪北西部ピルバラ地域で採取された、約34.6億年前のチャートと約32億年前のチャート/BIF(縞状鉄鉱層)および黒色頁岩の陸上掘削試料を用いて、堆積当時の海洋環境および微生物活動を制約する研究を行い、以下の成果が得られた。約34.6億年のチャート試料中の主要元素とREE存在量から海底熱水活動由来の鉄が深海で酸化された事、ケイ酸塩成分の酸素同位体組成からは堆積環境の温度は極めて高かった事、海水-熱水混合モデルからは当時の深海の溶存酸素は64μg/kg(現在の量の1%)以上だった事、がわかった。約32億年前のBIFデータからも同様の結果が得られた。約32億年前の黒色頁岩の研究では、微生物による脱窒があった事、主にバクテリアからなる光合成主体の微生物活動が盛んだった事、局所的に嫌気的な深海では硫酸還元が行われていた事、等がわかった。太古代中期の海洋は、全般的に酸化的であるが局所的に嫌気層が発達する現代の海洋とほぼ同様な構造を持っていた事がわかった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】20310010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋 / 微生物 / 有機物 / 炭素循環 / 中深層 / 安定同位体 / 生物地球化学 / 原核生物 / ウィルス / 海洋生態系 / 太平洋亜寒帯域 / 太平洋亜熱帯域

【研究成果の概要】

海洋炭素循環の理解の上で鍵になる、中深層での有機物の変質・分解過程とそれに関わる微生物群集の動態を新たな切り口から追及した。北極海において、微生物諸量の全深度分布を世界で初めて解明するとともに、西部北太平洋での時系列観測を先駆的に展開し、微生物活性の分布構造の海域間での違いと季節変動を明らかにした。また、懸濁態有機物のアミノ酸窒素安定同位体比から、有機物の変質過程を解析する新たな手法を開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】19201004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物質循環 / 安定同位体 / 微生物 / ガス代謝 / アイソトポマー / 微生物ガス代謝 / 純粋培養 / 微生物過程 / 培養実験

【研究成果の概要】

一酸化二窒素(N_2O)、メタン(CH_4)、および硫化水素(H_2S)は温室効果やエアロゾル形成を介して地球の気候変動と密接に関わっている。これらN_2O、CH_4、H_2Sのアイソトポマー比を用いた循環解析を発展させるために、微生物ガス代謝過程に着目し、(1)単一微生物種の純粋培養実験、(2)複数種(共存・競合)培養実験、および(3)環境試料の室内培養実験および観測を利用して、種々の微生物ガス代謝とアイソトポマー比の関係を定量化した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】49,270千円 (直接経費: 37,900千円、間接経費: 11,370千円)