[B-BG02] 岩石生命相互作用とその応用

[BBG02-P04] 陸域地下深部で化石海水が残存する珪質泥岩亀裂で優占するAltiarchaeota

*吉田 晶¹、幸塚 麻里子¹、宮川 和也^2,3、別部 光里³、天野 由紀^2,3、鈴木 庸平¹ (1.東京大学、2.日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センター、3.日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所)

キーワード：地下生命圏、地下微生物、蛍光ビーズによる汚染評価、幌延掘削、Candidatus_Altiarchaeum

陸域地下には地球上の原核生物バイオマスの約8割が存在すると推定されている。地下微生物の研究で地下水が用いられる場合、掘削時の掘削流体による汚染等の擾乱を湧出する地下水の汲み上げで低減する必要がある。そのため、透水性の高い岩石からの地下水で多数の研究が行われているが、透水性の低い岩石では、掘削流体による擾乱が微生物研究に十分な程低減できない問題がある。岩石コア試料を用いた研究が重要であるが、掘削流体による汚染の評価や岩石内からの微生物細胞の検出は難しく、特に、岩石コア試料から分子系統解析に成功した研究事例が少ない。本研究では、2022年に北海道の幌延深地層研究センター地下施設の周辺で陸上から実施された深度500 mのHFB-1孔の掘削において、掘削流体に蛍光粒子を加えることで汚染評価が可能な岩石コア試料を採取した。深度499.60-75 mから採取した岩石コア試料の顕微鏡観察で、多数の微細な割れ目(細脈)が発達する岩石内部の掘削流体による汚染が認められない箇所において、SYBR GreenⅠにより染色される細脈表面を確認した。厚さ30 µmの両面テープで細脈表面の物質を剥がしフーリエ変換型赤外顕微鏡で分析を行なった結果、細脈表面に微生物が生息することが明らかとなった。次に微生物群集組成を明らかにするため、細脈を削り出し16S rRNA遺伝子配列解析を行なった。その結果、独立栄養性が知られるCandidatus_Altiarchaeumが優占し、その他にメタンの生成や酸化を行う古細菌も共存していることが分かった。一方で、掘削流体により汚染された岩石コア試料の外縁部ではThiobacillus属細菌が優占するため、岩石内部から検出された古細菌は細脈に土着であると判断された。本研究の古細菌に近縁な種は、地下施設に湧出する掘削影響の無い地下水からは検出されているが、過去に幌延町内で実施された地上からの掘削で得られた地下水からは見つかっていない。また、岩石コア試料の細脈に優占するCandidatus_AltiarchaeumはAlti-1系統に属し、この系統は欧米の深部由来の流体を含む水が地上で噴出する間欠泉や温泉、または比較的高透水性の堆積岩から採取された水試料から報告されている。これまでに報告された環境中の塩濃度の最高値は150 mM程度であったが、HFB-1孔の深度500m近傍の間隙水の塩濃度は約285 mMだった。これらの結果から、Candidatus_Altiarchaeumが化石海水の残存する地下水流動の緩慢な低透水性の堆積岩にも生息できることが判明した。低透水性の岩石環境は陸域地下に普遍的に存在し、Candidatus_Altiarchaeumがより広範囲な陸域地下深部に生息している可能性が示唆された。
　
　本研究には、経済産業省資源エネルギー庁委託事業「高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業（JPJ007597）（令和4年度 岩盤中地下水流動評価技術高度化開発及び令和6年度地層処分安全評価確証技術開発（核種移行総合評価技術開発））」の成果の一部を使用している。