海洋温暖化が地球の酸素供給において重要な微生物を脅かしているとの研究結果
地球に存在する酸素は植物や微生物の光合成によって生成されており、地球上で最も豊富な光合成生物が海洋性のシアノバクテリアの一種であるプロクロロコッカスです。そんなプロクロロコッカスが、これまで考えられていたよりも海水温の上昇に対して脆弱(ぜいじゃく)な可能性があるとの研究結果が報告されました。
Future ocean warming may cause large reductions in Prochlorococcus biomass and productivity | Nature Microbiology
Ocean warming puts vital marine microbe at risk | UW News
https://www.washington.edu/news/2025/09/08/ocean-warming-puts-vital-marine-microbe-at-risk/
Ocean Warming Threatens Microbe That Makes Nearly a Third of Earth's Oxygen : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/ocean-warming-threatens-microbe-that-makes-nearly-a-third-of-earths-oxygen
酸素は人間を含む多種多様な生物にとって必要不可欠なものであり、さまざまな植物や藻類、シアノバクテリアなどが酸素を生成する役割を果たしています。中でも海に生息するプロクロロコッカスは並外れて豊富であり、食物連鎖においても重要だといわれています。
by Chisholm Lab
プロクロロコッカスは太陽光が当たる海洋表層水の75％以上に生息しており、特に温暖で栄養分の少ない熱帯地方とその周辺地域で多くみられます。プロクロロコッカスは極めて小さいため、エサをほとんど必要とせず、それによって栄養の少ない海域でも生き残ることができるとのこと。
ワシントン大学の海洋学者であり論文の筆頭著者を務めるフランソワ・リバレ氏は、「熱帯の沖合にはプロクロロコッカス以外の生物がほとんど存在しないため、海水は鮮やかで美しい青色をしているのです」と語っています。
熱帯地方に適応していることを考えると、地球温暖化に伴って海水温が上昇していったとしても、プロクロロコッカスは繁栄し続けるかもしれないと考える専門家もいます。しかし、プロクロロコッカスに関するこれまでのデータは主に研究室で培養された細胞から得られたものであったため、リバレ氏らの研究チームは自然環境に生息するプロクロロコッカスからデータを収集しました。
研究では、13年にわたって行われた90回もの調査航海で採取された、8000億個ものプロクロロコッカスと同サイズの細胞を分析しました。分析には、プロクロロコッカスのような小さな細胞を検出するために特別設計したフローサイトメーターが使用されたとのこと。
研究チームはフローサイトメーターで水中にレーザーを照射し、細胞の種類とサイズを測定。その後、微生物を阻害することなくプロクロロコッカスの成長をリアルタイムでモニタリングするための、確立された統計モデルを適用しました。
その結果、プロクロロコッカスの細胞分裂の速度は緯度によって変化することが示されました。研究者らが栄養素のレベルと日光を除外し、海水温の変化と細胞分裂の速度に焦点を当てて分析したところ、プロクロロコッカスはセ氏19〜28度の比較的温かい水で最もよく細胞分裂しましたが、それより高い海水温では驚くほど細胞分裂が困難になることがわかりました。
特に、海水温が約30度よりも温かくなると極端に細胞分裂が遅くなり、28度付近における速度のわずか3分の1にまで低下しました。リバレ氏は、「プロクロロコッカスの燃え尽きる温度は、私たちが考えていたよりもずっと低かったのです」と述べています。
研究チームは21世紀末までのプロクロロコッカスの生産性シミュレーションを実施。その結果、中程度の温暖化シナリオでは熱帯地域におけるプロクロロコッカスの生産性が17％低下し、より深刻な温暖化シナリオでは51％低下する可能性が示されました。地球全体では、中程度の温暖化シナリオでは10％、より深刻な温暖化シナリオでは37％生産性が低下する可能性があるとのこと。
リバレ氏は、「プロクロロコッカスの地理的分布は北極や南極などの極地へと拡大していくでしょう。絶滅するわけではありませんが、生息地は変化するでしょう」と指摘。なお、プロクロロコッカスの減少によって、より温かい水にも耐えられるシネココッカスが繁栄する可能性もあるものの、それがどう影響するのかは不透明です。
なお、今回の研究には言及があり、希少なプロクロロコッカスの耐熱性菌株が見落とされている可能性があるとのこと。リバレ氏は、「これは現在私たちが持っているデータに対する最もシンプルな説明です。もし耐熱性菌株の新たな証拠が明らかになれば、私たちはその発見を歓迎します。それはこれらの重要な微生物にとって希望となるでしょう」と述べました。
