レオナルド・ダ・ヴィンチはかつてこう言いました。「私たちは足元の土壌よりも天体の動きについてよく知っています。」
ミシガン州立大学の世界的に有名な微生物学の専門家、ジェームズ・ティジェ氏もレオナルド氏の見解に同意する。しかし彼は、地球のダイナミックな「生きた皮膚」の一部であるクリティカルゾーンを研究することで、この状況を変えたいと考えている。
「危険地帯は木のてっぺんから土壌にまで広がり、深さは最大700フィートです」とティージェ氏は語った。 「この地域は、食糧生産、水質、生態系の健全性に重要な土壌形成、水循環、栄養循環などの基本的なプロセスを調節しているため、地球上のほとんどの生命を支えています。深層臨界地帯は重要ですが、地球上で比較的未踏の、ほとんど未踏の地域であるため、まだ新しい領域です。」
MSU の微生物学、遺伝学、免疫学、植物、土壌、微生物科学の部門の名誉教授である Tiedje 氏は、この広大で未踏の微生物の世界において、CSP1 ～ 3 と呼ばれるまったく異なる門、または主要なカテゴリーを発見しました。新しい門はアイオワ州と中国の両方で深さ70フィートの土壌サンプルで発見された。なぜアイオワと中国なのか？両方の地域の土壌は非常に深く、類似しているため、それらの発生が1つの地域に限定されているのではなく、より広範囲に発生しているのではないかとティジェ氏は述べました。
Tiedje のチームはこれらの深層土壌から DNA を抽出し、CSP1 ～ 3 の祖先が数百万年前に水 (温泉や淡水) に生息していたことを発見しました。彼らは進化の歴史の中で、少なくとも 1 回の大きな生息地の変化を経験し、最終的には土壌環境 (最初は表層土壌、その後はより深い土壌) に定着しました。
ティジ氏はまた、これらの微生物が活性であることも発見した。 「ほとんどの人は、これらの微生物は胞子のようなもの、または休眠状態にあるものだと考えるでしょう」と彼は言う。 「しかし、私たちが彼らの DNA を調べて得た重要な結論は、これらの微生物は活動しており、ゆっくりと成長しているということでした。」
Tiedje 氏はまた、これらの微生物がコミュニティのまれなメンバーではなく、むしろ優勢であることを知って驚きました。場合によっては、彼らは群落の50パーセント以上を占めていましたが、表土では決して見られませんでした。
「深層土壌は非常に異なる環境であり、このグループの生物はこの劣悪な土壌環境に適応するために長い時間をかけて進化してきたため、このようなことが起こるのだと私は考えています」とティジェ氏は付け加えた。
土壌は地球上で最大の水フィルターです。水が土壌中を流れるとき、物理的、化学的、生物学的プロセスを通じて浄化されます。ほとんどの植物の根が生える表土は通常、雨水がすぐに通過できるほど小さいです。しかし、深層土の体積はそれよりもはるかに大きくなります。 CSP1-3はこの目的のために生まれました。彼らは表土から洗い流された炭素と窒素を餌にし、浄化プロセスを完了します。
「CSP1-3はスカベンジャーのようなもので、土壌表面にあるものを掃除します」とティージェ氏は言う。 「彼らには自分にふさわしい仕事があるのです。」
次のステップは、微生物の一部を実験室で増殖させることであり、もし微生物が増殖できれば、深い土壌環境で微生物を成功させるその独特の生理機能についてさらに学ぶことができる、とティジ氏は語った。これは簡単な作業ではありません。ほとんどの微生物は、それらが生息し生育する条件を再現することが難しいため、培養することができません。
たとえば、CSP1-3の祖先は温泉に住んでいたため、ティジェの研究室は、ゲノム情報に基づいて新しい成長条件をテストする一例として、高温での成長を試みている。
しかし、もしそれができる人がいるとすれば、それはティジェ氏だ。なぜなら、彼は塩化物を脱塩素化できる微生物も発見したからである。
「CSP1-3の生理学的機構はその生化学的特性によって動かされるため、他の用途に使用できる興味深い遺伝子が存在する可能性がある」と同氏は述べた。 「例えば、厄介な汚染物質を代謝する彼らの能力はまだわかっていませんが、これを理解できれば、地球上で最も差し迫った問題の1つを解決できるでしょう。」
/ScitechDaily から編集