原核生物の「隠された生命の樹」: "培養"で見出す排水処理プロセスにおける生態

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本研究では、環境ゲノム解析を用いた陸域地下圏生息する極小微生物が物質循環にどのように寄与しているのか、培養をベースとしたその生理代謝機能明らかにすることを目的として、極小微生物の培養を試みた。最終年度において、目的としているActinobacteriota門の新目の純粋培養物は得られず、集積培養系に留まった。しかしながら、ゲノム解析からは芳香族メトキシ化合物の脱メチル化遺伝子の系統解析により、アーキア・バクテリアのドメインを超えた水平伝搬が起こっていることが明らかになった。つまり、メトキシ化合物は、地下圏生命圏を支える有機物として普遍的なエネルギー源であり、このエネルギー獲得機構を利用した系統的に多様な微生物の存在を推定ですることができた。また、本集積培養系に対して行ったLC/MSによる代謝産物の同定では、メトキシ化合物を唯一の炭素源とするメタン生成アーキアと同様の機能を持っていることを明らかにすることができた。加えて、本研究で対象とした極小微生物であるActinobacteriota門の同目に属するバクテリアのゲノム系統樹の作成を行ったところ、本Actinobacteriota門の目レベルを代表とする未培養性バクテリアは、諸性質とする好気性・嫌気性のような特徴が系統学的に明らかに分岐していた。このような嫌気・好気の性質を持つ微生物が同じ目に混在することは珍しく、より深い解析を実施することで嫌気性から好気性への進化の過程を紐解くことできることが期待される。