新しい発見により、あいうえお ルーレットの夜間の「相互摂食」が海洋の炭素循環と貯蔵能力の調節にどのような役割を果たしているかが明らかになりました。
ジェニファー・チュー
2025 年 1 月 3 日
海の中で最も勤勉なあいうえお ルーレットの一つは、エメラルド色をした小さなあいうえお ルーレットですあいうえお ルーレット・マリナス。 人間の赤血球よりも小さいこれらの単細胞「ピコプランクトン」は、海洋表層水全体に驚くべき数で存在しており、あいうえお ルーレット地球上で最も豊富に存在する光合成あいうえお ルーレット。 (総称して、あいうえお ルーレット陸上のすべての作物と同じ量の炭素を固定します。) 科学者たちは、小さな緑色の微あいうえお ルーレットが海の循環と炭素の貯蔵に関与している新しい方法を発見し続けています。
MIT の科学者たちは、小さいながらも強力な微あいうえお ルーレットの新しい海洋調節能力、つまり DNA 構成要素の相互摂食を発見しました。研究で今日はに出演します科学の進歩、チームは次のように報告していますあいうえお ルーレットこれらの余分な化合物を周囲に流し、そこで「相互供給」されるか、栄養素、エネルギー、または代謝調節のために他の海洋あいうえお ルーレットによって取り込まれます。あいうえお ルーレット' の拒絶反応は他の微あいうえお ルーレットの資源となる。
さらに、この横送りは定期的なサイクルで発生します:あいうえお ルーレット夜になると分子の荷物を落とす傾向があり、そのとき、進取的な微あいうえお ルーレットが抜け殻をすぐに食べてしまいます。海洋に最も多く存在する細菌であるSAR11と呼ばれる微あいうえお ルーレットにとって、研究者らは、夜の軽食が一種の弛緩剤として機能し、細菌の代謝を低下させ、翌日に向けて効果的にエネルギーを充電させることを発見した。
この相互摂取の相互作用を通じて、あいうえお ルーレット必要のないものを与えるだけで、多くの微あいうえお ルーレット群集が持続的に成長するのを助けている可能性があります。そして彼らは、世界中の微あいうえお ルーレットの毎日のリズムを設定する可能性のある方法でそうしています。
63874_64107あいうえお ルーレット1986 年。「今、私たちは、海洋の広大な領域での成長と安定に貢献する、細かく調整された振り付けを垣間見ることができます。」
そう考えるとあいうえお ルーレットSAR11 は海洋表層に充満しているため、研究チームは、ある分子から別の分子への分子の交換が海洋における主要な相互供給関係の 1 つとなり、海洋炭素循環の重要な調節因子となっているのではないかと考えています。
「交差供給プロセスの詳細と多様性を調べることで、炭素循環を形成している重要な力を明らかにし始めることができます」と、この研究の筆頭著者であるマサチューセッツ工科大学地球学部の研究科学者であるロジャー・ブラークマン氏は述べています。大気惑星科学 (EAPS)。
MIT の他の共著者には、ブランドン サティンスキー、タイラー オキーフ、シェーン ホーグル、ジェイミー ベッカー、ロバート リー、ケブン ドゥーリー、アルド アレラーノ、およびウッズ ホール海洋研究所のクリスタ ロングネッカー、メリッサ ソウル、エリザベス クジャウィンスキーが含まれます ( WHOI)。
漂流者を発見
相互摂食は微あいうえお ルーレットの世界全体で発生しますが、そのプロセスは主に緊密なコミュニティで研究されています。たとえば、人間の腸内では微あいうえお ルーレットが近接しているため、共有リソースを簡単に交換して恩恵を受けることができます。
比較すると、あいうえお ルーレットは浮遊微あいうえお ルーレットであり、海の表層を定期的に飛び交い、混合されています。科学者たちはプランクトンがある程度の相互摂食に関与していると想定しているが、これが正確にどのように起こり、誰が利益を得るのかは歴史的に調査が困難であった。あいうえお ルーレット投げ捨てられると、濃度は消え去るほど低くなり、測定は非常に困難になります。
しかし、2023年に出版された研究で、ブラークマンは海水中の小さな有機化合物を測定する方法を開拓したWHOIの科学者と協力した。研究室では、さまざまな株を栽培しました。あいうえお ルーレットさまざまな条件下で、微あいうえお ルーレットが放出するものを特徴づけました。彼らは、主要な「浸出物」、つまり放出された分子の中には、DNA の分子構成要素であるプリンとピリジンがあることを発見しました。あいうえお ルーレットは窒素の少ない海洋地域で主に見られるため、可能な限りあらゆる窒素含有化合物を保持したいと考えられると考えられていました。では、なぜ彼らはそのような化合物を代わりに捨てたのでしょうか?
グローバル シンフォニー
研究者らは新しい研究で、の詳細を徹底的に調べました。あいうえお ルーレット交差摂食とそれがさまざまな種類の海洋微あいうえお ルーレットにどのような影響を与えるか。
彼らはその方法を研究し始めましたあいうえお ルーレット化合物を周囲に排出する前に、まずプリンとピリジンを使用してください。彼らは公開されている微あいうえお ルーレットのゲノムを比較し、プリンとピリジンの代謝をコードする遺伝子を探した。あいうえお ルーレット化合物を最大限に活用しているように見えますが、活用できないものは捨てています。
研究チームは遺伝子発現データにも注目し、プリンとピリミジンのリサイクルに関与する遺伝子が、夕暮れ時に起こるゲノム複製の認識されたピークの数時間後にピークに達することを発見した。そこで問題となるのは、この夜間の脱皮から何が得られるのでしょうか?
このため、研究チームは 300 を超える従属栄養微あいうえお ルーレット、つまり光合成によって自ら有機炭素を作るのではなく有機炭素を消費する微あいうえお ルーレットのゲノムを調べました。彼らは、そのような炭素供給者がおそらく次のものの消費者である可能性があると疑った。あいうえお ルーレット有機性廃棄物。研究者らは、従属栄養あいうえお ルーレットのほとんどがプリンかピリジンのいずれか、場合によっては両方を取り込む遺伝子を含んでいることを発見し、微あいうえお ルーレットがどのように共餌するかという点で異なる経路に沿って進化したことを示唆している。
研究グループは、海洋に最も豊富に存在する従属栄養微あいうえお ルーレットであるプリンを好む微あいうえお ルーレットの1つであるSAR11に焦点を当てた。次に、SAR11 のさまざまな株の遺伝子を比較したところ、プリンを単に摂取してそのまま使用することから、エネルギー、炭素、窒素のために分解するまで、さまざまな種類がさまざまな目的でプリンを使用していることがわかりました。あいうえお ルーレットキャストオフ?
地元の環境が大きな役割を果たしていることが分かりました。 Braakman と彼の共同研究者らは、SAR11 細菌に焦点を当て、世界中の 600 以上の海水サンプル中のすべての微あいうえお ルーレットの配列決定されたゲノムを一括して比較するメタゲノム解析を実行しました。
「今回の研究は、海の微あいうえお ルーレットが私たちが予期しない方法で成長の可能性を高める関係を築いてきたことを示唆しています」と共著者のクジャウィンスキーは言う。
最後に、研究チームは、プリンがSAR11に作用するメカニズムを直接観察できるかどうかを確認するために、研究室で簡単な実験を実施した。彼らは細菌を培養液で増殖させ、さまざまな濃度のプリンに曝露させたところ、予期せぬことに、それが細菌の通常の代謝活動や成長さえも遅らせる原因となることが判明した。
「海のことを考えるとき、そこでは毎日プリン体のパルスが放出されているのが見られます。あいうえお ルーレット、これは SAR11 代謝の一時停止を引き起こす可能性のある毎日の抑制シグナルを提供し、翌日太陽が出ると準備が整い準備が整います」とブラークマン氏は言う。 「それで私たちは考えますあいうえお ルーレットは海洋代謝の毎日のシンフォニーの指揮者として機能しており、相互摂取によりこれらすべての微あいうえお ルーレット細胞間に世界的な同期が生み出されています。」
この研究は、サイモンズ財団と国立科学財団によって部分的に支援されました。