生命が存在できないような、灼熱で強酸性の海。しかし、そんな過酷な場所にも、したたかに生きる生物たちがいます。台湾沖の火山島周辺に広がる浅い海の熱水噴出孔は、まさにそのような極限環境です。一体、どのような「秘密兵器」を使って、そこの生物たちは豊かな生態系を築いているのでしょうか？その謎を解き明かす鍵は、小さな微生物が持つ驚くべき省エネ能力にありました。
限環境を生き抜く微生物の知恵
浅い海でさえ、非常に過酷な環境が見つかることがあります。その一般的な原因の一つが、地球の内部から溶け出した物質が地表に現れる熱水系の存在です。暗い深海では光合成ができないため、通常、これらの熱水系が唯一のエネルギー源となります。しかし、熱水噴出孔は、例えば台湾東部の火山島、亀山島の周辺のような浅い沿岸域にも存在します。ここでは、水深約10メートルの海底から高温で酸性の水が噴き出し、海水の化学的性質を変化させ、極限状態を生み出しているのです。
「これらの噴出孔は、超高温で強酸性の水を上層の海水中に放出します。このような極限の場所は生命が存在しないように思えるかもしれませんが、実際には生命で満ち溢れています。なぜなら、噴出孔は同時に、還元された化学化合物の形で常に化学エネルギーを生み出しているからです」と、本研究の筆頭著者であり、MARUM（ブレーメン大学海洋環境科学センター）の博士課程学生であるジョエリー・マーク氏（Joely Maak）は語ります。
これらの熱水系で優占的に見られる生物の一つが、カンピロバクターという微生物です。マーク氏が「秘密兵器」と呼ぶその能力は、還元的トリカルボン酸回路にあります。この回路は、炭素を有機分子やバイオマスに変換するための生化学的な経路です。より広く利用されているカルビン回路と比較して、rTCA回路を利用する生物は、エネルギーを大量に消費するステップをそれほど多く経る必要がありません。これこそが、この極限環境で彼らが優占的に生息することを可能にする秘密兵器なのです。
微生物からカニへ、エネルギーの流れを追跡
「同位体比の分析によって、私たちはこの『秘密兵器』を使って固定された炭素が、そこに生息するカニにまで移行していることを追跡できました。これは、これまでこの方法では検出できなかった食物連鎖の証拠です」と、本研究の上級著者であるMARUMのソルヴァイグ・ビューリング博士（Solveig Bühring, PhD）は説明します。
このオープンアクセスの研究は、2025年4月15日に学術誌『Biogeosciences』に掲載され、その論文は「The Energy-Efficient Reductive Tricarboxylic Acid Cycle Drives Carbon Uptake and Transfer to Higher Trophic Levels Within The Kueishantao Shallow-Water Hydrothermal System（エネルギー効率の高い還元的トリカルボン酸回路が、亀山島の浅海熱水系における炭素の取り込みと高次栄養段階への移行を駆動する）」と題されています。
この研究は、現在のクラスター研究「海底―地球の未踏の境界面」における不可欠な要素です。ここでの主な目的は、変化する環境条件下での海底生態系と物質循環について、より良い理解を得ることにあります。
写真；ジョエリー・マーク氏（Joely Maak）
