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研究ハイライト 地下で発見!ゲノムが膜で包まれたバクテリア

地質調査総合センター
生命工学領域
地下で発見!ゲノムが膜で包まれたバクテリア
-常識外れの細菌の培養に成功-
  • 地圏資源環境研究部門片山 泰樹
  • 吉岡 秀佳
  • 生物プロセス研究部門Masaru K. Nobu
  • 草田 裕之
  • 孟 憲英
  • 鎌形 洋一
  • 玉木 秀幸

掲載日:2020/12/14

ゲノムDNAを包む膜を持った原核生物

世界中の地下環境に広く生息し、メタン生成等地球規模の炭素循環に寄与しうる「門」レベルの未培養細菌群を世界で初めて培養することに成功した。さらに、この細菌は原核生物であるにも関わらず、ゲノムDNAを包む膜をもつという驚くべき事実を発見した。本発見は原核生物の再定義に迫る成果であり、地下環境でのメタン生成機構や生物進化の深い理解につながる。

RT761株の細胞に局在するゲノムDNAの写真
RT761株の細胞に局在するゲノムDNA
(A)分裂中の細胞。細胞膜の位置に相当する細胞の輪郭を白線で示した。
(B)脂質で構成される膜(赤; 輪郭を赤線で示す)とゲノムDNA(青)を染色した(A)の細胞。
 

地下微生物の性質を知る

地下環境における微生物活動を理解することは、例えば天然ガス資源の効率的な利用や資源量の正確な評価につながる。また、地球環境の保全や地球資源の安全で効率的な利用に貢献できる。今回、南関東ガス田の地層水と堆積物試料から天然ガス・メタンの生成に関与する未知細菌の分離、培養を行った。

片山主任研究員の写真
 

細胞内膜を持つ原核生物

新しい門に分類される新種の細菌、RT761株を5年の歳月を費やして分離、培養した。この菌株は一般的な原核生物とは異なり、ゲノムDNAが細胞内で「膜」に覆われていた。また、RT761株が最も上位の分類階級にあたる「門」レベルでの新しい細菌種であることを証明した。そこで、この菌株を代表とした新しい門をAtribacterota(アトリバクテロータ)、この菌株を新種Atribacter laminatus(アトリバクター ラミナタス)とする新学名を提案し、国際委員会で正式に認定された。

新しい門の細菌Atribacter laminatus RT761株のイメージ図
 

地下環境での役割と進化過程の解明

今回の知見をもとに、Atribacterota門の細菌が深部地下環境でどのような活動を行っているのか、メタン生成過程に果たす役割も含めて、その詳細を明らかにする。また、細菌の進化の早い段階で分岐したAtribacterota門がユニークな細胞構造を持つに至った進化的な道筋の解明にも取り組む。

集合写真
 
 

本研究テーマに関するお問合せ先

片山主任研究員の写真
地圏資源環境研究部門 地圏微生物研究グル-プ

主任研究員 片山 泰樹(かたやま たいき)

〒305-8567 茨城県つくば市東1-1-1 中央第7

メール:geore-web-ml*aist.go.jp(*を@に変更して使用してください。)

ウェブ:https://unit.aist.go.jp/georesenv/geomicrob/

Masaru K. Nobu研究員の写真
生物プロセス研究部門 生物資源情報基盤研究グル-プ

研究員 Masaru K. Nobu (延 優)

研究グループ長 玉木 秀幸(たまき ひでゆき)

〒305-8566 茨城県つくば市東1-1-1 中央第6

メール:bpri-webmaster-ml*aist.go.jp(*を@に変更して使用してください。)

ウェブ:https://unit.aist.go.jp/bpri/

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国立研究開発法人産業技術総合研究所