「電気を食べて生きる微生物」の何がスゴイか判らない全ての人へ！

理研をはじめとする共同研究チームが、このほど電気を食べる細菌についてプレスリリースを発表しました。

電気のみがエネルギー源となる環境で有機物を合成し、細胞が増殖したというのです。（注：ここで「ほへ？」と思った方は巻末のまとめを先にご覧ください）

へー、スゴイ、そうなんだ!

…ん、待てよ？(눈_눈)

でも、なんかこの話デジャブ。

理研発表の「電気で生きる細菌」の概要

理研プレスリリースによると、電気mgmg細菌の概要は以下の通りです。

電気で生きる微生物を初めて特定 | 理化学研究所
2010年に太陽光が届かない深海熱水環境に電気を非常によく通す岩石が豊富に存在することを見出しました。そして、電気を流す岩石が触媒となり、海底下から噴き出る熱水が岩石と接触することで電流が生じることを発見しました。これらを踏まえ、海底に生息する生物の一部は光と化学物質に代わる第3のエネルギーとして電気を利用して生きているのではないか

…という仮説を元に「鉄イオンをエネルギーとして利用する鉄酸化細菌の一種Acidithiobacillus ferrooxidans(A.ferrooxidans)」を使い、電気を食べて有機物を合成して増殖する一連のプロセスを明らかにしたようです。

光合成・化学合成に次ぐ第三の独立栄養生物とな。初期生命の進化史を埋める大発見なのでは!?(・∀・)

だけど、深海熱水環境で電気を食べる細菌と言えばアレですよ。

熱水噴出孔にいるという電気合成生物のこと？

この話で思い出されるのは、2015年5月のJAMSTEC一般公開で見たこのポスター発表です。

• 深海熱水に電極さすと電気が取り出せること
• 深海熱水のチムニー壁は岩石なのに電気を通すこと
• その電気エネルギーを直接「食べて」生きてる生物がいる…かも知れない

という研究。この時点では「状況証拠は確実に揃ってるけど今のところ細菌が見つかってない」という話でした。

理研発表を読む限り、この話と根は繋がってそうだけど、「チムニーから新種の細菌を見つけた」という話ではないよね？

理研発表の何がスゴイか聞いてみる

Twitter見てたら、タイムリーにメチャクチャ詳しそうな方があらわれましたよね。JAMSTECの高井研先生です。

素人が畑違いの英文を眺めててもよく判らないし、偉い人に聞いてしまおう。でへ。

類似研究との新規性について

実は以前、理研やJAMSTECとは別件として似たような「電気を食べる細菌」の話を読んだことがあったんです。
Meet the electric life forms that live on pure energy | New Scientist

この話と理研発表の違いがよく判らなかったのも疑問に思ったポイントでした。

一般公開のポスターというのはこれ。「電気食べる細菌」の可能性について示した図です。

電気栄養細菌に関する研究方針の違い

やばい、わかりやすすぎる。

電気合成細菌界の今後について

…ということなんだそうです。いずれにせよSF的な妄想が非常に捗りますねっ。

皆さん合点して頂けたでしょうかっ!?

電気合成細菌のメカニズムが判ったらしいよ　まとめ

【 本章追記:2015/10/02 】SNSのコメントを拾うと全然合点していただけてない感じで正直すまんかったという気持ちでいっぱいだったのですが、id:blueboyさんの

じっくり読めばわかるが、会話体なので、わかりにくい。最後に本人が箇条書きでまとめを書くべき。100字じゃ無理だから、300字ぐらいで。
blueboy のコメント / はてなブックマーク

を見て「それもそうだな」と思ったので今さらですが追記。

有機物を作る独立栄養生物と消費する従属栄養生物

世の中には養分となる有機物を作り出す生物と、反対に消費するだけの生き物がいて、自力で養分を作れる前者を独立栄養生物と言う。

考え方としては経済で言う生産者と消費者の関係に近い。（ただし生物学用語としての「生産者」「消費者」の区分で言うと、後者の「従属栄養生物」にはキノコなどの「分解者」も含む。）

• 独立栄養生物　…　生産者
• 従属栄養生物　…　消費者・分解者

独立栄養生物の種別

これまで、独立栄養生物には二つの種別が知られていた。

• 光合成独立栄養生物　……　光合成植物など
• 化学合成独立栄養生物　…　化学合成細菌など

ご存じ植物は光エネルギーを使って二酸化炭素から水を作る。その過程で炭素を取り出し有機物を合成する。

同様に化学合成細菌もH₂S や2価鉄イオンを酸化させてエネルギーを取り出す。

そんな折、複雑な処理をすっ飛ばして電気エネルギーを直接取り込む生物がいるんじゃないかという仮説が立った。それが今回の主題となる、第三の独立栄養生物　電気合成細菌だ。

より原始的なエネルギーを利用して有機物合成をしているという点で非常に興味深い。

電気合成細菌はこれまでにも何度か話題になった

実のところ、電気合成細菌はこれまでに何度か話題になっていた。本稿で取り上げているのは理研発表を含めたそのうちの3件である。

• JAMSTECで見た研究報告
• 今回の理研発表
• これとは完全に別件の海外研究

ケネス・ネルソン博士のElectric bacteria

まず最初にケネス・ネルソン博士率いる海外の研究から。

こちらも「電気以外の養分を断った状態で生存する細菌」を扱っていて、電気のみでの生存が確認されていた。類似の生態を持つ細菌も複数特定しているという。

ただし高井先生によると、ケネス・ネルソン氏のチームでは「増殖」までは至ってないとのこと。

理研発表のすごいところ

一方、今回の理研では電気のみでの増殖を確認。合成回路および細胞内部に電位差の昇圧回路( 0.3 V → 1.14 V )を持つことも判った。

• 電気のみの環境で「増殖」を確認
• 合成のメカニズムを解明

まとめのまとめ

…ということで文体を戻すとですね。

写真を挙げたJAMSTECのポスター発表は、理研の発表内容と同じようでいて良く読むと絶妙に違う内容なのです。

その割にJAMと理研が連名になってるので「どういうことじゃらほい？」というのが今回の質疑の骨子でした。

大枠でJAMSTECと理研がチームを組むこともあるものの、本件については別々に研究していたので両者の研究アプローチが違ったようです。

理研の手法

鉄イオンを利用する既知の化学合成細菌 A.ferrooxidans から鉄イオンを取り上げてみたら電気だけでもいけた

数え役満

深海の電気細菌を直接同定して生態も解明したかったんじゃ、こんちきしょー！（意訳）

理研の手法は、鉄イオンからエネルギー取り出せてるなら「電気を直接扱えても不思議じゃない」って発想なんでしょうね。

今後JAMSTECの高井先生と本件の理研チームリーダーである中村先生は「自然環境での電気合成微生物生態系の証明」に取り組んでいくとのことなので、続報が楽しみですね～、という話だったのでした。

おっと、300字を大幅オーバー。門外漢なのでこの辺でご容赦下さい。間違いありましたら対応しまっす。

おまけ

しかしなんでワイの電気合成微生物ステマツイートが燃え上がっているのだ？自分たちの研究成果のプレスリリースの時に炎上したまへ。

— 高井研 (@1031kentakai) 2015, 9月 25