研究者ら、深海二枚貝はエネルギー低下時に細菌との共生関係を調整すると報告

Phys.orgによると、香港科技大学海洋科学系の講座教授、銭培元氏が率いる研究チームは、化学エネルギーで動く動物と微生物の共生関係である深海の化学合成共生が環境変化にどう対応するかについての知見を報告した。この研究は国際的なパートナーと共同で行われ、学術誌Science Advancesに掲載された。論文のタイトルは「In situ evidence of tiered adaptations buffering a chemosynthetic clam holobiont against environmental sulfide fluctuations」である。

報道によると、深海の共生生物が変動する環境にどう適応するか、また宿主と共生体がどのように協力して系の安定性を維持するかについて、直接的な証拠は長く欠けていた。チームは、海馬冷湧水で優占する深海二枚貝Archivesica marissinicaと、その硫黄酸化細菌共生体——二枚貝とともに生息し、硫黄化合物からエネルギーを得る細菌——に注目した。

海馬冷湧水には異なる発達段階にある湧水地点があり、研究者らはこれを環境変化に対する生物学的応答を研究するための「自然の実験室」と表現した。二枚貝は元の堆積物から、海底から約0.5メートル（1.6フィート）上に設置された移植かごに移され、硫化水素に富む堆積物に到達できないようにされた。報道によると、この設定は硫化水素の利用可能性の低下を模擬し、エネルギーと栄養の獲得を減少させた。

研究者らはHM-2とHM-3の2地点で移植研究を行い、HM-2は厳しい硫化水素制限を、HM-3は比較的穏やかな制限を代表していた。彼らは深海での現場移植実験と現場での試料固定を組み合わせ、メタゲノム解析、トランスクリプトーム解析、プロテオーム解析、定量的PCR、in situハイブリダイゼーション、透過型電子顕微鏡、タンパク質構造予測など、遺伝子、タンパク質、細胞構造を解析する技術を用いた。報道によると、硫化水素の利用可能性の低下はまず、細菌共生体に顕著な代謝再プログラミングを引き起こした。

研究者らは、宿主動物とその微生物パートナーを合わせたホロビオントにおける、共生体の代謝、宿主による共生の制御、資源輸送にわたる段階的適応戦略を記述した。彼らは、共生体の代謝の柔軟性が、宿主が精密に制御する細菌共生体の集団と相まって、宿主のエネルギー安定性を維持するのに役立つと報告した。報道によると、この知見は、深海冷湧水の化学合成ホロビオントがエネルギー供給が変動するときにどのように回復力を保つかについての現場証拠を提供する。

報道によると、香港科技大学のほか、南方海洋科学・工程広東省実験室（広州）、中国海洋大学、中国科学院海洋研究所、カナダのカルガリー大学がこの研究に関わった。これは、国連の2つの10年プログラム「CliMetS」と「MOCSI」の枠組みにおける成果である。