[S-EM18] 地磁気・古地磁気・岩石磁気

[SEM18-12] 磁性細菌Magnetospirillum magnetotacticum MS-1の密度分離と磁気測定

*政岡 浩平¹、諸野 祐樹²、富岡 尚敬²、浦本 豪一郎¹、山本 裕二¹ (1.高知大学、2.海洋研究開発機構高知コア研究所)

海底堆積物には自然残留磁化（NRM）として，過去の地球磁場の変動がほぼ連続的に記録されている．このNRMを担う磁性鉱物は磁性細菌にも起源をもち，その量的な重要性が指摘されている（e.g. Yamazaki, 2012）．しかし，磁性細菌起源の磁性鉱物が堆積物形成時に当時の地球磁場を反映した残留磁化を獲得する過程，および，その残留磁化の性質については未解明の部分が多い．政岡ほか（2018JpGU；2018SGEPSS）は，磁性細菌Magnetospirillum magnetotacticum MS-1（以下MS-1） の分譲を受けて大量培養し，培養細胞の密度の違いを利用して分離したMS-1の細胞群を用いて，これらの細胞群が堆積物形成のごく初期においてNRMを獲得するプロセスの模擬実験を行い，試料を作製した．細胞数を一定（1試料2.835×10⁹ cell/7 cc）とした一連の試料のNRM方位は作製時の印加磁場の方向と一致（偏角0°・伏角0°および偏角0°・伏角45°）し，NRM強度は伏角によらず外部磁場強度（0-100 µT）の増加に伴ってランジュバン関数的に増加することを報告している．しかし，これらの実験に用いたMS-1の細胞群は，細胞内にマグネタイトを形成している個体の割合（マグネタイト形成率）が3 ％程度と少ないことが透過型電子顕微鏡（TEM）観察により確認されており，模擬実験に影響を与えている可能性がある．
　そこで，本研究では，細胞内にマグネタイトを形成しているMS-1の細胞群を磁気的な方法に依らずに効率的に分離し，マグネタイト形成率を高めた細胞群を利用して模擬実験を行うことを目的とした．そのために，政岡ほか（2018JpGU）で行われている密度分離の方法を改良した．政岡ほか（2018JpGU）では80 ％ナイコデンツ溶液のみで分離しているが，本研究では異なる濃度のナイコデンツ溶液（0, 40, 45, 47.5, 50, 60 %）を上方に向かって密度が小さくなるように重層したものを24時間静置することで密度勾配を形成させて分離した．ナイコデンツの密度勾配によって4層に分離したので，上から順にフラクション1（F1），2（F2），3（F3），4（F4）とした． MS-1の細胞群はF1-F3には確認された一方，F4には確認されなかった． F1-F3についてTEM観察を行ったところ，マグネタイト形成率はF1で0.3 ％，F2で7.2 ％，F3で16.3 ％であった． いずれのフラクションにおいても細胞内のマグネタイトの粒径は40-50 nm程度で，20-40個が鎖状に連なっている様子が観察された．
　F1からF3について政岡ほか（2018JpGU）と同様の手順で模擬実験を行い，磁気測定用試料を作製した．外部磁場は方向が偏角0°・伏角0°，強度が50 µTとなるように作用させた．各試料のNRM強度は，F1で1.15×10^-9 Am²，F2で6.60×10^-9 Am²，F3で1.34×10^-8 Am²であった．F1については政岡ほか（2018JpGU）で報告されているブランク試料の値とほとんど変わらない．各試料は7 cm³あたりMS-1の細胞をF1は2.17×10⁹ cell，F2は1.72×10⁹ cell，F3は7.97×10⁹ cell含むため， 1細胞あたりに換算したNRM強度はF1で5.31×10^-19 Am²/cell，F2で3.83×10^-18 Am²/cell，F3で1.68×10^-17 Am²/cellである．マグネタイト形成率の増加に伴ってNRM強度が増加していることが分かった．