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海洋酸性化は単細胞藻類の運動を低下させる

2020/06/10

国立大学法人筑波大学 海外教育研究ユニット招致プログラムのJason Hall-Spencer教授と、同生命環境系 稲葉一男教授(下田臨海実験センター)は、中国水産科学研究院、国立青島海洋科学技術研究所の叶乃好博士、厦門大学海洋地球学院の高光博士の研究チーム、およびモナシュ大学、タスマニア大学との研究チームとの国際共同研究により、海洋生態系に重要な単細胞藻類の運動が海洋酸性化で低下することを明らかにしました。

産業革命以降の二酸化炭素排出増加により、海水のpHが低下する海洋酸性化が、海洋生物の生理生態に深刻な影響を及ぼすことが知られています。これは、地球規模の問題として、国連の掲げる「持続可能な開発目標(SDGs)」でも取り上げられており、世界各国が取り組んでいる研究テーマの一つとなっています。今回、本研究グループは、海洋、汽水、淡水に生息する単細胞緑藻類を、異なる二酸化炭素濃度の条件下で実験室環境、および区画化したフィールドで飼育し、酸性化が及ぼす影響を長期間にわたって調べた結果、運動に必要な鞭毛に異常が生じ、光応答や行動が正常に行えなくなることを証明しました。酸性化により影響を受ける遺伝子を解析したところ、鞭毛の形成や運動調節に関わる遺伝子の発現が著しく低下し、鞭毛を脱離させる遺伝子の発現が有意に増加することがわかりました。単細胞緑藻類は、海洋生態においてエネルギー生産や食物網に重要な役割を果たしています。また、緑藻類の鞭毛は、ヒトの精子鞭毛や、脳、気管などに生えている繊毛とほとんど同じ構造をしています。今回の研究成果は、海洋酸性化が海洋生態に深刻な影響を及ぼすことを示したとともに、ヒトをはじめ、多くの生物の繊毛運動の低下にもつながる可能性を示唆しており、海洋酸性化に起因する新たな問題を提起しました。


図1.海洋酸性化が海産単細胞緑藻類ミクログレナの運動に及ぼす影響
A. 単細胞緑藻類の1種Microglena sp. B. 光に向かう速度(水平方向) C. 光から遠ざかる速度(鉛直方向) D. 運動性の変化

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