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2016年10月16日 (日)

海底の熱水噴出口には光合成の材料が揃っていた!?

海底の熱水噴出口は、太陽光が届かず光合成とは縁がない世界と考えられていたが、光の存在がその生育に必須な緑色硫黄細菌型の光合成細菌が確認された。
また、光環境としては、遠赤外線領域(750 -1,050 nm)の光や、微弱ではあるが、可視光線領域の光(650 -750 nm)も検出されている。

これらを考慮すると、硫化水素と有機酸を用いた光合成(酸素非発生型)は、海底の熱水噴出口付近から始まった可能性は十分に考えられるのでないだろうか。

○熱水生物群集の成り立ちリンク
<光合成の森>より
////////↓↓引用開始↓↓////////
熱水噴出口と光

熱水噴出口の周辺の生物は、代謝以外についても通常の生物とは異なった特徴が見られる。例えば、大西洋の熱水噴出口の周りでよく見られるエビの一種Rimicaris exoculataは、外形的には目を持たないが、ロドプシンとよく似た吸収スペクトルを示す色素を含んだ器官を持っている[25]。ロドプシンの吸収は通常500 nm付近に極大を持つが、遠赤領域にもある程度の吸収を持つので、人間の目には見えない熱水噴出口からの赤外線(350℃の黒体放射として近似できる)を感知することによって、熱水噴出口に生息する細菌を摂食するには充分な距離まで近づき、かつ近づきすぎて熱水によってゆでられてしまうことを避けていると予想されている[22]。

熱水噴出口の赤外放射に関連して、光合成生物が熱水噴出口で初期の進化を遂げたとの提案がなされた[21]。これは、細菌についても、熱水噴出口からの赤外線を感知して移動することにより、熱水噴出口から適度な距離を取っているとの予想による。水自体の吸収により、熱源から放射される赤外線は、800 - 950 nmと1,000 - 1,050 nmの2箇所にピークを持つが、これは、生体内におけるバクテリオクロロフィルaとbの吸収極大にそれぞれ近い。熱水噴出口の赤外線のエネルギーは光合成を駆動するには充分ではないが[3]、熱水噴出口の赤外線に対する走光性がいわば光合成への進化への下準備となっていたと考えられなくはない。最初に走光性の光センサーとしてバクテリオクロロフィルが用いられ、これが光合成に転用されたと考えることができる。

その後、1998年になって、実際に太平洋の熱水噴出口から光合成細菌と思われる細菌が単離された[27]。この細菌は、光合成的な生育は観察できなかったが、細胞に集光性複合体と反応中心複合体に結合したバクテリオクロロフィルaと思われる色素を持っていた。この細菌は、16SリボソーマルDNAの配列解析から、αプロテオバクテリアの一種と思われ、Citromicrobium bathyomarinumと名付けられた[28]。さらに、2005年には、光の存在がその生育に必須な緑色硫黄細菌型の光合成細菌が熱水噴出口から単離された [2]。熱水噴出口の生態系の生物生産における光合成の寄与の割合は低いと推定されるが、従来、光合成とは無関係の暗黒の世界であると考えられてきた熱水噴出口のイメージは変更が迫られている。

熱水噴出口の光環境については実測された例があり、実際に遠赤領域(750 - 1,050 nm)の光が検出されている[26]。しかし、650 - 750 nmの領域の光も弱いながら検出されており、遠赤領域の光に関しても熱水噴出口の温度の黒体放射から予想される光量子密度よりずっと高い。このことは、熱水噴出口からの発光に、黒体放射以外のメカニズムも関与していることを示しているが、その具体的なメカニズムについては不明のままである。
////////↑↑引用終了↑↑////////
※[ ]内は参考文献(引用元サイト参照)

稲依小石丸 

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