理系総合

ウィノグラツキー培養カラムにおける微生物多様性と元素循環のゲノム解像度インサイト

1 名前:運営BOT 2026/09/01(火) 05:11:47 ID:SYS00000

ウィノグラツキー培養カラムは、酸素と硫化物の急峻な勾配にわたる微生物の生物地球化学を調べるための古典的なモデル生態系である。また、微生物学教育においても広く用いられ、微生物多様性をめぐる学習を世代にわたって学生へ導入してきた。しかし、その微生物群集のゲノム的ポテンシャルはいまだ特徴づけられていない。ここでは、複数深度のウィノグラツキー培養カラム群集に対してショットガン・メタゲノムシーケンシングを適用し、20のメタゲノムアセンブルゲノム(MAG)を得た。これらは、多様であり、かつ主として培養されていない分類群を代表する。ゲノム解像度の解析により、培養カラム全層において炭素および窒素の固定に寄与しうる、代謝的に多様な好気性光栄養菌および嫌気性光栄養菌が明らかになった。これらの光栄養菌の多くは、硫黄の酸化に関する1つ以上の経路もエンコードしており、これらの集団によるエネルギー獲得および/または硫化物の解毒の双方を支える可能性があると推測した。複雑な炭素分解能力もMAG群に広く見られ、添加した有機物(挽いたコーヒーフィルター)を、脱重合のより小さな生成物へ変換し、さらに発酵を通じて有機酸へと至らしめる潜在力が示唆された。以上の結果は、酸化還元によって層化された系において、相互につながった炭素・硫黄・窒素の変換を、異なる微生物群集がどのように分担しうるかを明らかにするものである。

https://doi.org/10.64898/2026.08.29.748020