無酸素環境下に棲息する未知微生物の生理生態機能の解明

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深部地下油ガス田環境から得たメトキシ芳香族化合物(MAC)分解メタン生成集積培養系を対象に分離培養を行い、新規嫌気性細菌の純粋分離に成功した。分離株の系統学的・生理生化学的性質の検討を行った結果、本株はFirmicutes門Clostridia綱に属するが、系統学的にも生理生化学的にも他の郡類と異なる特性を有していたことから、新目Koleobacterales目を提唱した。また、本株はメタン生成菌と共生してMACを分解する新規共生細菌であることを明らかとした。ゲノム解析より分離株のMAC分解経路を検討したところ、MACからギ酸と水素を生成する経路が考えられ、実際にギ酸・水素資化性メタン生成菌との共生下でMAC分解及びメタン生成が確認された。また、エネルギー代謝を検討し、この反応におけるATP合成量を算出したところ、共生細菌の経路は既知のMAC分解経路（メタン生成菌経路及びホモ酢酸生成菌経路）よりも低いエネルギー量で反応が進むことが明らかとなった。これより、地下圏において実際にMAC分解反応でどれくらいのエネルギー量を獲得できるか評価する必要があると考え、熱力学的解析を行った結果、MAC濃度が低い条件 (<1 mM)では、メタン生成菌及びホモ酢酸生成菌は、MAC分解反応に必要なエネルギー量を獲得できず、共生細菌のみ反応が進むことが明らかとなった。地下圏では多様なMACが存在し得るがその濃度は低く維持されていると想定され、地下圏MAC分解メタン生成においては共生細菌がニッチを獲得している可能性が示唆された。