無機炭素をバイオマスへ変換する独立栄養的炭素固定は、地球上の生命を根底から支えている。原核生物は、生化学的に異なる少なくとも7つの経路を介してこの過程を遂行できるが、その大半について系統学的・環境的分布は十分に解明されていない。本研究では、参照ゲノム、メタゲノムから構築したゲノム（MAG）、およびビニングされていないメタゲノムコンティグに由来する約400億個の遺伝子をスクリーニングし、原核独立栄養生物の系統と生態生理を世界規模で評価した。経路マーカー遺伝子の大半は、ビニングされていないコンティグおよび低品質MAGに存在し、分離株ゲノムや品質フィルタリング済みMAGには見られない、系統的に異なる系統群を示していた。品質フィルタリング済みMAGにおける経路検出の大多数は既知の独立栄養生物によるものであり、培養されたモデル生物から得られた既知の生物学的知見をおおむね再現していた。こうした状況の中、従来は無酸素環境に限定されると考えられてきた還元的トリカルボン酸（rTCA）回路が、酸素を含む表層海水に生息する系統学的に異なる3つのカンピロバクター門系統で検出され、この経路にとって従来認識されていなかった予想外のニッチの存在が示唆された。3つのMAGはすべて、他の酸素耐性系統でも報告されている酵素変異型を共有しており、これが酸素を含む表層海洋での生存を可能にしている可能性が高いことを示した。世界各地の海洋メタゲノムに対するリードマッピングから、この変異型を有する生物は、回収されたMAGの少なさから推測されるよりもはるかに広範囲に分布している可能性が示された。以上の知見は、独立栄養的炭素固定に関する現在の世界観が、ゲノム解読に基づく手法で容易に回収できる対象によって大きく形成されている一方、その真の系統学的・生態学的分布ははるかに広いと考えられることを示している。
https://doi.org/10.64898/2026.09.02.748891