研究で海洋酸性化が植物プランクトンの内部化学を変化させることが判明

ネイチャー・ジオサイエンス誌に発表された研究は、大気中に放出された二酸化炭素が、海洋食物網の基盤をなし、地球上の酸素のおよそ半分を生産する微小な光合成生物である植物プランクトンの内部化学を変化させていることを見いだした。中国の黄海漁業研究所とハルビン工業大学が率いるチームは、タラシオシラ・プセウドナナと呼ばれる珪藻種を実験室で培養した。Phys.orgによると、研究者らは珪藻を高濃度二酸化炭素と低リン酸塩にさらし、どのように反応するかを調べた。

チームは珪藻を880日間、1000世代以上にわたって培養し、4つの設定で試験した。すなわち、現在の海洋条件を模した対照群、低リン酸塩環境、高濃度二酸化炭素環境、高濃度二酸化炭素と低リン酸塩の両方を備えた複合環境である。チームは実験期間中に細胞を監視し、成長、遺伝子発現、内部化学の変化を分析した。変化が遺伝したものか、一時的なストレス反応かを調べるため、高濃度二酸化炭素下で進化した珪藻を1000世代後に通常の二酸化炭素濃度に戻した。

二酸化炭素濃度が高いと、珪藻はより速く成長し、通常の二酸化炭素濃度下に戻された後でも高い光合成速度を維持した。研究の著者らは、このことは変化が環境への一時的な反応ではなく、遺伝するようになったことを示唆すると述べた。低リン条件下では、高濃度二酸化炭素にさらされた珪藻は、時間の経過とともに炭素に対する有機リンの含有量が約26％少なかった。このリン含有量の低下は二酸化炭素濃度が変わると逆転した。これは、内部のリン配分が永久に固定されるのではなく、柔軟なままであることを意味する。

これに対処するため、細胞は予備のリン貯蔵を使い果たし、リンを含まない膜脂質に切り替えることで、より少ないリン予算で成長を続けられるようにした。科学者らは「その結果、炭素蓄積はリン貯蔵から次第に切り離されるようになる」と記した。

研究者らはまた、自らの結果を野生のプランクトン試料や自然の沿岸プランクトン群集を用いた実験と比較し、世界的な遺伝子発現データを分析し、地球システムモデルを用いて2100年までの地球規模の変化を予測した。自然の沿岸プランクトン群集は実験室の結果と一致し、特にリン酸塩が乏しい場所でそうだった。しかし研究者らは「OA（海洋酸性化）に関連するP代謝の変化の方向が、分類群を問わず普遍的に当てはまる可能性は低い」と指摘した。

この発見は、海洋がより酸性化するにつれて、植物プランクトンがより少ないリンを使いながら成長を続け、海洋生態系全体の栄養塩のバランスを変える可能性があることを示唆する。Phys.orgは、それらの変化が海洋生物にとって正確に何を意味するのかは不確かだと報じた。