Community structure and hidden phylogenetic diversity of marine fungi in the tropical Indian and western Pacific Oceans
本研究は、インド洋および西太平洋の熱帯域における113個の試料を用いたロングリード28S rRNAシーケンシングを利用して、3つの新しい候補門を含む広範な隠れた真菌多様性を明らかにし、海洋真菌コミュニティの構造が、明確な垂直層状化および経度、リン酸塩、塩分などの環境要因によって形成されていることを示している。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは査読を受けていないプレプリントのAI生成解説です。医学的助言ではありません。この内容に基づいて健康上の判断をしないでください。 免責事項の全文を読む
海はしばしば、生命がまばらで静かな、広大な水の広がりである「青い砂漠」として想像されます。しかし、その水面下では、微小な生物たちが活発に動き回り、地球の最も不可欠なプロセスを動かしています。これら目に見えない働き手の中には、キノコ、カビ、酵母を含むグループである真菌（菌類）が存在します。私たちは真菌といえば、陸上の湿ったパンや腐った丸太に生えるものと考えがちですが、彼らは海の重要な居住者でもあります。彼らは自然界のリサイクラーとして、死んだ有機物を分解して栄養素を水中に放出したり、他の小さな海洋生物の個体数を制御する寄生者としての役割を果たしたりしています。長い間、科学者たちは、これらの海洋真菌は主に海底や浮遊する木の上に生息していると考えてきました。しかし、近年の発見は、彼らがあらゆる場所に漂っており、以前理解されていたよりもはるかに大きな役割を海洋の健康において果たしていることを示唆しています。それにもかかわらず、海の中に誰が住んでいるのか、そして彼らが互いにどのように関係しているのかという全容は、依然として謎のままです。その主な理由は、彼らを研究するために用いられるツールが、全体像を捉えることに苦戦してきたためです。
研究チームは、この謎を解明するために、インド洋および西太平洋の熱帯海域への深いダイブを試みました。彼らは、日光の当たる表層水から、押しつぶされるような暗闇の深海まで、そして外洋から海底の泥の堆積物まで、幅広い環境から113のサンプルを収集しました。そこに何が存在するのかを明らかにするために、彼らは長い遺伝コードの断片を読み取る強力な新しい手法を用いました。これにより、従来の短いリードを用いた手法では見逃されていた生物を特定することが可能になりました。彼らの目的は単純ながらも野心的でした。この海域における海洋真菌の真の多様性をマッピングし、それらがどのように分布しているかを理解し、どのような環境要因が彼らの生息地を決定しているのかを解明することです。
結果は、誰もが予想していたよりもはるかに複雑で多様な世界を明らかにしました。サンプルから、研究者たちは4万7,000近い異なる真菌のグループを特定しました。最も一般的なタイプは、アスコマイコタ（子嚢菌門）やバシディオマイコタ（担子菌門）といったよく知られた科に属していましたが、この研究は、これまで一度も見られたことのない隠れた生命の層を掘り起こしました。研究者たちは、生命の樹における完全に新しい3つの枝を見つけました。それらは既存のカテゴリーには分類できないほど、既知の真菌とは全く異なる系統でした。彼らはこれらの神秘的なグループを、Candidate.Taichumycota、Candidate.Shizhenmycota、およびCandidate.Xihemycotaと名付けました。これらの発見は、海洋が私たちがようやく探索し始めたばかりの進化の歴史の貯蔵庫であることを示唆しており、現在の真菌種のリストは、物語の大部分を欠いていることを示しています。
また、この研究は、これらの真菌が単に無作為に散らばっているのではなく、非常に特定の「近所」に住んでいることも示しました。研究者たちは明確な垂直パターンを発見し、異なる種類の真菌が異なる深さで優占していることを突き止めました。新しい神秘的な系統は、それぞれ明確な好みを持ち合わせていました。あるグループは表層水にのみ発見され、別のグループは水柱全体に広がっているものの上層付近で最も一般的であり、3番目のグループはあらゆる場所に存在しましたが、深海の堆積物の中で最も繁栄していました。この分離は、海洋の深さが増すにつれて、条件が変化し、全く異なるグループの真菌を有利にするほど変化することを示唆しています。深海や海底に生息するコミュニティは、表層のものとは大きく異なっており、海洋がこれらの微小な生物にとっての明確な生態学的ゾーンによって構造化されていることを示しています。
単に「誰がそこにいるか」だけでなく、研究者たちは「これらの真菌が何をしているのか」についても調査しました。彼らの遺伝的構成を分析することで、これらの生物が生態系で果たす役割を予測することができました。表層水には、死んだ植物を食べるもの、他の生物の内部に住むもの、そして寄生者として機能するものなど、多くの異なる役割を持つ真菌が混在していました。対照的に、深海と海底では、上から降ってくる有機物を分解する分解者として機能する真菌が支配的でした。この分業体制は、海洋の垂直構造がいかに多様な生命の機会を生み出しているかを強調しており、深海が上部から降ってくる物質のリサイクルを真菌に大きく依存していることを示しています。
最後に、チームはどのような要因がこれらのパターンを駆動しているのかを調査しました。彼らは、表層水の真菌の混合が、地理と水の化学組成の組み合わせによって形作られていることを見出しました。サンプルの位置、具体的には経度が、どの真菌が存在するかを予測する強力な指標となりました。環境要因も大きな役割を果たしており、リン酸塩の量と水の塩分濃度が真菌の多様性の主要な要因でした。興味深いことに、これらの要因は場所による違いの一部を説明してはいたものの、かなりの量の変動が未解明のまま残されており、他の複雑な力が働いていることを示唆しています。この研究は、熱帯のインド洋および西太平洋には、独自の進化系統と複雑な生態学的役割を持つ、膨大で隠された真菌の多様性が存在することを結論付けています。この研究は、最も研究が進んでいる海洋の部分においてさえ、私たちの惑星を支える微小な生命について、まだ発見すべきことが多く残されているということを思い出させてくれます。
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