要約:
海の中には雪の結晶に似た一種の小さな粒子があり、常に深海に落ちています。科学者たちはそれらを「マリンスノー」と呼んでいます。これらは実際の氷や雪ではなく、死んだプランクトン、排泄物、粘液、鉱物、その他の有機物の破片が蓄積して形成された粒子です。新しい研究では、これらの粒子の粘度が海洋の二酸化炭素の吸収と貯蔵能力に大きな影響を与える可能性があり、これまで見落とされていた地球の気候システムを理解するための重要な手がかりを提供することが判明した。
この研究は、カリフォルニア大学サンディエゴ校のスクリップス海洋研究所と英国のリンカーン大学の研究者らによって行われ、2026年10月8日付けの雑誌「サイエンス」に掲載されました。この研究では、粘着性のある海洋雪の粒子はバクテリアによって分解される可能性が低いため、より多くの炭素を深海に輸送できることが判明しました。このような粒子は、粘性の低い粒子よりも 6 倍多くの炭素を深海に輸送する可能性があります。
マリンスノーは海洋炭素循環の重要な部分を占めています。太陽光が差し込む海面では、プランクトンが光合成により二酸化炭素を吸収し、有機物に変換します。これらの生物が死ぬか、有機の破片が他の物質と結合して粒子を形成すると、それらは徐々に沈み、炭素を海の表面から深さまで運びます。
一部の炭素は、大気から一時的に隔離されて、数百年、さらには数千年にわたって深海に残ることがあります。したがって、海洋は地球にとって重要な天然の炭素吸収源となっています。しかし、沈降の過程ですべての海雪が深海に到達するわけではありません。多数の粒子は浅い海水でバクテリアによって分解されるか、生物サイクルに再び入りますが、その一部だけが深海に到達し、そこで長期間保存されます。
研究者らは、毎年 100 億トン以上の炭素がマリンスノーを通じて海面を離れると推定していますが、最終的に炭素が長期間貯蔵できる深さに到達するのはわずか約 20 億トンです。マリンスノーが海洋水層を越えてどれだけの炭素を運ぶことができるかを決定するものは、海洋炭素循環研究において常に重要な問題でした。
この研究は、マリンスノーの物理的構造、特に粘度に焦点を当てました。この研究では、海雪の粒子は内部特性が均一な単純な凝集体ではなく、複雑な微細構造を持っていることが判明した。粒子の外側の一部の領域は比較的柔らかく粘度が低いため、バクテリアが付着しやすくなり、分解が始まります。粘性が高く抵抗が大きい内部部分は物理的な障壁を形成し、細菌が急速に侵入するのを困難にします。
研究者らは、このプロセスをリンゴを食べる虫に例えました。リンゴの果肉が柔らかいほど侵入しやすく、硬い部分は扱いが難しいのです。バクテリアは、マリンスノーの分解しやすい領域を利用することから始めることができますが、より粘着性の高い内部に到達するには、その構造を徐々に破壊する必要があります。この違いが、異なる海洋雪の粒子が沈下プロセス中に完全に異なる炭素保存能力を示す原因となります。
細菌とマリンスノーの内部構造との関係を明らかにするために、研究チームは新しい顕微鏡画像法を開発しました。長年の試みを経て、研究者らはついに2025年に、三次元共焦点顕微鏡と特殊な蛍光分子を組み合わせて、マリンスノー内部の複雑な物理構造を描写し、その中で生きている個々の細菌の活動を追跡する、実現可能な技術的解決策を確立する予定だ。
これまで、科学者は海雪の粒子とその表面の微生物を観察することはできましたが、スライムのような微視的な環境で個々の細菌がどのように移動し、有機物に付着し、分解するかを直接理解することは困難でした。この新しい技術により、研究者は細菌が直面する物理的障害をより明確に観察できるようになり、海洋微生物が有機物をどのように処理するかを理解するための新しい研究ツールが提供されます。
実験結果によると、ベタベタしたマリンスノーはバクテリアによって分解され分解されるまでに時間がかかることがわかりました。研究チームはさらにコンピューターシミュレーションを利用して、そのような粒子は完全に崩壊する前に深海に沈む可能性があることを発見した。したがって、粒子の粘着性は、バクテリアが粒子内の有機物をどれだけ早く利用できるかだけでなく、浅い海水で分解を逃れて最終的に深海に到達する炭素の量にも影響します。
この発見は気候予測に重要な影響を与える可能性があります。海洋炭素循環の既存のモデルでは、海洋が吸収できる炭素の量と、炭素が海洋にどのくらいの期間留まることができるかを推定する必要があります。モデルがマリンスノーの粘度や微細構造の違いを完全に考慮できない場合、沈下プロセス中に分解される有機炭素の割合を正確に予測できない可能性があり、海洋の炭素吸収能力の評価に影響を与える可能性があります。
ただし、この研究結果は、海洋炭素貯留が直ちに増加することを意味するものではなく、その結果として地球温暖化が減速すると単純に推測することもできません。海洋の炭素循環は、プランクトンの生産性、温度、微生物の活動、海水の流れ、粒子の組成などの複数の要因の影響を受けます。海洋雪の粘度が果たす役割は、実際の海洋環境での観察に基づいてさらに定量化する必要があります。
研究者らによると、この画像技術は海を越えて応用できる可能性があるという。粘液でできた複雑な微視的環境は、サンゴ礁、ケルプの森、植物の根、そして人間や他の動物の消化管にも存在します。粘液は単純で均一なゲル状の物質ではありません。その内部には、隆起、縁、さまざまな粘度の領域が含まれる場合があります。これらの構造は、細菌の付着、移動、生存に影響を与える可能性があります。
細菌と粘液構造の間の相互作用を直接観察することで、科学者は将来、サンゴ礁の修復、植物と微生物の関係、人体内の微生物の活動などの問題をさらに深く掘り下げることができるかもしれません。
研究者らは、海洋中の一見目立たない粘着性の粒子が、実際には地球規模の炭素循環の重要な部分の制御に関与している可能性があると考えています。科学者がマリンスノーの微細構造とバクテリアとの関係を徐々に明らかにするにつれて、海面から深海まで沈み続けるこの「降雪」は、研究者が海洋炭素貯留のメカニズムと地球の気候システムにおける海洋の役割をより正確に理解するのに役立つと期待されています。
コメント