2018/02/06

光を利用するか、それとも避けるか?

――海洋細菌の二種類の光適応戦略の解明

 

東京大学 大気海洋研究所

東京大学 大学院理学系研究科

概要

海洋表層に生息する細菌の約半数はプロテオロドプシン(PR)と呼ばれる光受容体を持ちます。PRは光からエネルギーを受け取る「太陽電池」のような役割を持ち、細菌の海洋表層への適応に大きく貢献していると考えられています。では、そもそもなぜ、そのように重要な光受容体であるPRを持つ細菌と持たない細菌がいるのでしょうか。東京大学大気海洋研究所の熊谷洋平大学院生、吉澤晋准教授、木暮一啓教授、岩崎渉准教授と、同大学院総合文化研究科・新領域創成科学研究科・理学系研究科、九州大学、早稲田大学、ハワイ大学との共同研究チームは、大規模なゲノムデータ解析を行い、海洋表層に生息する細菌には光からエネルギーを得る「太陽電池型」と色素で光を遮る「日傘型」の適応戦略があることを発見しました。すなわち、太陽からの莫大な光エネルギーにさらされる海洋表層の細菌は、ただその恩恵を受けるだけではなく、「光を利用するか、光を避けるか」という“究極の選択”を迫られていることになります。本研究により、地球表面の7割を占める海洋表層に生息する膨大な細菌の基本生存戦略の理解が進むとともに、「光」が生物の設計図であるゲノムの大きさを決めるというゲノム進化メカニズムを提唱しました。

図: (上) PR(プロテオロドプシン)の機能の模式図。PRは太陽光のエネルギーを用いてプロトン(水素イオン)を細胞膜外へと輸送し、そうして生成されたプロトンの濃度勾配を用いて、ATP(アデノシン三リン酸)合成酵素がATPを生産する。(下) 光からエネルギーを得る「太陽電池型」と色素で光を遮る「日傘型」の適応戦略の模式図

詳細については、東京大学 大気海洋研究所のホームページをご覧ください。
 

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―