海底熱水噴出孔模擬装置を用いた化学および微生物解析と数学モデル構築

使用海底热液喷口模拟器进行化学和微生物分析以及数学模型构建

• 批准号: 10F00394
• 负责人: 山岸 明彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00394/
• 关键词: 海底熱水噴出孔; 化学合成細菌; 熱水化学反応; 熱水イオン組成; 模擬熱水実験; 海底熱水; 熱水微生物相互作用; 微生物生態; 玄武岩; 熱水反応; プルーム; チムニー

これまでの多くの研究者の研究から熱水噴出孔周辺には独立栄養化学合成細菌に依存した生態系が成立していることが明らかとなって来ている。しかし、得られる研究試料が限られていること、深海底現場での「実験」がほとんど不可能なことから多くの限界に遭遇している。そこで、代表研究者は既に海底熱水噴出孔を模擬する装置を作成した。装置は500気圧に耐圧で、3つの槽を持っている。熱水反応槽(最高500℃)で岩石と海水を反応させ噴出熱水を作成する。それを低温海水槽に噴出させることで熱水と海水混合状態を模擬iする。あるいは培養槽中で海底面下での熱水混合過程を模擬する。本研究計画では、海底熱水噴出孔模擬装置を用いて、化学反応を行い、その数学モデル構築を課題として研究を進めた。まず、純水を用いて海底熱水反応模擬装置の運転を行った。装置を通過した超純水のイオン成分をICP-MS(誘導結合プラズマ型質量分析装置)を用いて解析したところ、各種イオンはほとんど検出されず、装置から金属イオンが溶出することは見られなかった。また、人工海水を用いて運転を行った場合には、装置へ導入した人工海水と装置通過後の液体の大きな組成変化は見られず、人工海水も装置との反応を起こさないことを確認した。次いで熱水反応槽に玄武岩を粒状にした物を充填して、人工海水を用いて運転をおこなった。その結果、装置を通過した海水で、Ba、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Zn等のイオンの玄武岩からの溶出とpHの低下が測定された。この結果とその数学的解析結果は、論文に発表した。当初の計画に加え、南部マリアナトラフ海底熱水噴出孔チムニーサンプルの解析を行った。チムニーから増幅した遺伝子クローンを解析した結果、ユーリアーキオータとクレンアーキオータに属する古細菌が検出された。また、真正細菌として硫酸還元菌や熱水活動域で良く検出される種が主に検出された。

こ れ ま で の more く の researchers の か ら hot water jet around 辺 に は independent tech students.their ownship raise synthetic bacteria に dependent し た ecosystem established が し て い る こ と が Ming ら か と な っ て to て い る. し か し, ら れ る study sample が limit ら れ て い る こ と, abyssal で の "be 験" が ほ と ん ど impossible な こ と か ら more く の limit に encounter し て い る. Youdaoplaceholder0 た で, representing the researcher そ, the を simulation する device を of the に hot water ejection hole on the seabed was made into a を た. The device has a <s:1> 500 gas pressure に, is pressure-resistant で, and has a 3 <s:1> <s:1> tank を holding って る る. Hot water reverse 応 tank (up to 500℃)で rock と seawater を reverse 応させ hot water を is made into する. The それを low-temperature seawater tank に sprays させる させる とで hot water と and the mixed state of seawater を simulates iする. Youdaoplaceholder3 simulation of the process of で hot water mixing under the sea surface in the で culture tank で する. This research project で は, submarine hot water jet hole simulator を い て, chemical 応 を い, そ の mathematical モ デ ル build を subject と し を て research into め た. Youdaoplaceholder0 and pure water を are used to operate 転を and った with the て て seabed hot water reverse 応 simulation device. Device を through し た ultrapure water の イ オ ン composition を icp-ms (induction combined with プ ラ ズ マ quality analysis device) を with い て parsing し た と こ ろ, various イ オ ン は ほ と ん ど 検 out さ れ ず, device か ら metal イ オ ン が dissolution す る こ と は see ら れ な か っ た. を ま た, artificial seawater with い て transport planning line を っ た occasions に は, device へ import し た artificial seawater と device by き の liquid の after な composition variations change は see ら れ ず, artificial seawater も device と の anti 応 を up こ さ な い こ と を confirm し た. Time い で anti 応 hot water trough に basalt を granular に し た content を filling し を て, artificial seawater with い て transport planning を お こ な っ た. そ の を results, device through し で た seawater, Ba, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, zinc etc. の イ オ ン の basalt か ら の dissolution determination of low pH の と が さ れ た. The <s:1> result とそ the mathematical analysis result and the paper に are presented as た た. The original plan was to に and え, and the southern <s:1> リアナトラフ submarine hot water ejector hole チムニ and サ プ プ and プ プ に analysis を line った. チ ム ニ ー か ら rights of し た posthumous son 伝 ク ロ ー ン を parsing し た results, ユ ー リ ア ー キ オ ー タ と ク レ ン ア ー キ オ ー タ に genus す る archaea が 検 out さ れ た. ま た, real bacteria と し て sulfuric acid also yuan や hydrothermal activity domain で good く 検 out さ れ る が principal に 検 out さ れ た.

项目成果

宇宙における生命の起源と生命探査

生命起源与宇宙生命探索

• 发表时间: 2011
• 作者: JN. Mohapatara;Y. Kamada;T. Murakami;J. Echigoya;H. Kikuchi;S. Kobayashi;山岸明彦
• 通讯作者: 山岸明彦

深海や大気圏上空、宇宙の微生物

深海、高层大气和太空中的微生物

• 发表时间: 2010
• 期刊: 化学療法の領域
• 作者: J.Jairin;S.Sanada-Morimura;M.Matsumura;M.Takagi;H.Yasui;山岸明彦
• 通讯作者: 山岸明彦

拓洋第5海山から得られた海洋性マンガンクラスト中の古細菌の存在量と系統学的多様性

拓代5号海山海洋锰结壳中古细菌的丰度和系统发育多样性

• 发表时间: 2010
• 作者: 仁田原翔太;加藤真悟;山岸明彦
• 通讯作者: 山岸明彦

In Changing Diversity in Changing Environment(Ed : O.Grillo and G.Venora)

在不断变化的环境中改变多样性（编辑：O.Grillo 和 G.Venora）

• 发表时间: 2011
• 作者: Shingo Kato;Akihiko Yamagishi
• 通讯作者: Akihiko Yamagishi

拓洋第5海山における海洋性マンガンクラストの微生物群集解析

卓代5号海山海相锰结壳微生物群落分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 仁田原翔太;加藤真悟;山岸明彦
• 通讯作者: 山岸明彦