Seasonality of protists in the oligotrophic Gulf of Aqaba revealed by imaging flow cytometry

海洋の表面は、しばしば広大で空虚な青い砂漠として想像されますが、実際には、海洋食物網の基礎を形成する微小な生命がうごめいています。これらの小さな住人の中には、藻類やその他の小さな漂流者を含む、多様な単細胞生物のグループである原生生物が含まれています。温暖で栄養の乏しい亜熱帯の海域では、これらのコミュニティは希薄で急速に変化するため、研究が特に困難です。科学者たちは、海洋が静止したものではないことを古くから知っています。水温や海流の変化に伴い、種の混ざり合いは季節とともに変化します。これらの小さなコミュニティがどのように増減し、入れ替わるのかを正確に理解することは極めて重要です。なぜなら、彼らが地球規模の炭素循環を駆動し、人類が依存する魚類を支えているからです。そこに誰がいるのか、そしていついるのかという明確なイメージがなければ、海洋がどのように機能しているかについての私たちの理解は不完全なままとなります。

この空白を埋めるために、研究者たちは紅海の狭い海域であり、透明度が高く栄養の乏しい条件で知られるアカバ湾に注目しました。2024年3月から2025年7月までの1年以上にわたり、彼らは「Imaging FlowCytobot」と呼ばれる特殊な装置を用いて表層海水をモニタリングしました。この装置は、細胞が通り過ぎる際に個々の細胞の写真を撮る高速カメラのような役割を果たし、手作業で水サンプルを採取することなく、細胞の計数と形状の特定を可能にします。ほぼ毎日、水の状態をチェックすることで、チームは、より頻度の低いサンプリング方法ではこれまで見逃されていた、日単位の詳細な微小世界の記録を捉えることができました。

この記録は、アカバ湾における生命の明確な季節のリズムを明らかにしました。冬季の間、水中における細胞の総数はほぼ3倍に増加しました。この急増は、主に5ミクロン未満のサイズを持つ最小の生物たちの劇的な増加によって引き起こされました。この数の爆発にもかかわらず、生物量（バイオボリューム）の全体的な量は季節間で劇的には変化しませんでした。これは、夏季に存在する細胞が一般的に大きいため、小さな冬季の細胞の膨大な数と均衡を保っているためです。生物量の最も顕著な蓄積は、生物量が最高かつ最も持続的なレベルに達した春のブルーム（増殖期）の間に起こりました。

夏季は総数において静かな印象を与えますが、コミュニティは決して休眠状態ではありませんでした。研究者たちは、ユーグレナ類、鞭毛虫、および渦鞭毛藻を含む特定のグループが、短期間に高密度に達する突然かつ劇的な出現を見せることを観察しました。季節の進行は予測可能な経路を辿りました。冬にはコッコリス硬殻藻類とクリプト藻類が増加し、続いて春が到来すると珪藻と繊毛虫が増加しました。このアカバ湾の微小生命に関する詳細な視点を他者が利用できるようにするため、チームは、捕捉された細胞の31,000枚を超える注釈付き画像を含む公開データセットも公開し、この季節の旅の視覚的なアーカイブを提供しています。