共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 低温環境に適応した進化型メタン生成菌の未知機能と地下圏における炭素循環機構の解明
新規・継続の別 継続（R06年度から）
研究代表者／所属 産業技術総合研究所
研究代表者／職名 研究グループ長
研究代表者／氏名 眞弓大介

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 朝比奈健太 産業技術総合研究所 主任研究員

2

 風呂田郷史 産業技術総合研究所 研究員

3

 渡邉友浩 北大低温研

研究目的 メタン生成菌は，水素+二酸化炭素，酢酸，メタノールなどの単純な物質からしかメタンを作り出せないと考えられてきた。しかし，近年，地下の堆積有機物を単独で利用するメタン生成菌が地下生命圏から発見された。この常識を覆すメタン生成菌(以下，進化型メタン生成菌)は，低温環境に最も適応したメタン生成菌の系統群からしか見つからない。このことから，メタン生成菌が地球の温度低下に適応進化する過程で多種多様なメタン生成機構が誕生したと考えられる。本提案課題では，地下生命圏で主役を担う未知なるメタン生成菌の実体を明らかにし，地下圏における生物起源メタンの成因の包括的理解に迫ることを目的とする。
　　
研究内容・成果 本研究では研究項目として，1)地下環境における進化型メタン生成菌の網羅的探索、2)地下微生物に特化した培養技術による進化型メタン生成菌の獲得，3)進化型メタン生成菌のメタン生成機構の解明を遂行する。 1)天然ガスが賦存する国内外の様々な地下環境から，分子生態学・同位体地球化学・生物地球化学的手法を駆使して進化型メタン生成菌の存在を窺わせる証拠を見出す。2)進化型メタン生成菌の存在が見出された地下環境を優先的に，独自に開発した地下環境条件を模擬する高圧培養システムを用いて，進化型メタン生成菌を高度に集積(安定培養化)する。1）および2）の研究項目については、昨年度の共同研究において、数カ所の地下環境試料から進化型メタン生成菌の存在が示唆される各種データを取得し、それら試料を用いて進化型メタン生成菌の獲得を目指した高圧培養実験を開始した。今年度も培養実験を継続して実施し、そのうち1試料について顕著なメタン生成反応を観察している。一方で、進化型メタン生成菌のメタン生成機構については，本研究ですでに獲得している進化型メタン生成菌の「アルカン資化性メタン生成菌」の代謝機構に焦点をあて，その特殊なアルカン代謝の鍵となるアルカン活性化酵素(Acr)と，アルカン分解で得られるエネルギーをメタン生成に転換する酵素(Hdr複合体)の生化学・構造生物学的な解析を行うための大量培養実験に着手した。現在、10Lスケールの培養器での安定培養に成功し、2基の培養器を稼働してアルカン資化性メタン生成菌の菌体回収を定期的に実施している。
　　
成果となる論文・学会発表等 招待講演：眞弓大介「天然ガス資源の形成を解明する生物地球科学の新展開」微生物ウィーク2025、東京大学、2025/07/30
招待講演：眞弓大介「地下のメタン生成古細菌」名古屋大学 ミニシンポジウム メタン生成古細菌研究の新潮流、名古屋大学、2025/09/25