淡水湖における大気中CO2濃度上昇によるメチル水銀生成の低下

科学分野:

• 環境科学
• 微生物学
• 環境化学

背景:

• 大気中の二酸化炭素（CO2）濃度の上昇は微生物群集を変化させるが、水生生態系におけるメチル水銀（MeHg）生成への影響はよく理解されていない。
• MeHgは強力な神経毒であり、その生成に影響を与える要因を理解することは、環境リスク評価にとって極めて重要である。

研究 の 目的:

• 淡水湖における正味のMeHg生成に対するCO2濃度上昇の影響を調査すること。
• 観察されたMeHg生成の変化の原因である微生物メカニズム、特にメタン生成菌群集の変化を特定すること。

主な方法:

• 広範な緯度範囲にわたる45の淡水湖を、周囲およびCO2濃度上昇条件下（650および1000 ppm）で調査した。
• メタン生成菌、特に水銀メチル化遺伝子（hgcA）の存在に焦点を当てて、微生物群集の組成を分析した。
• 正味のMeHg生成率およびメタン（CH4）生成率を測定した。
• 将来のCO2シナリオ下での全球的なMeHg生成を予測するために、モデルシミュレーションを利用した。

主要な成果:

• CO2濃度の上昇は、研究対象となった全ての湖で一貫して正味のMeHg生成を低下させ、富栄養条件下でより顕著な効果（54-96%の低下）を示した。
• CO2駆動の変化は、hgcA遺伝子を持たない水素栄養メタン生成菌が、それを持つアセトクلاستメタン生成菌よりも有利になった。
• メタン生成菌の数（hgcAコピー数）は18-98%、その活性（CH4生成）は13-53%減少し、Hgメチル化が抑制された。
• モデルシミュレーションでは、将来のCO2シナリオ下で湖のMeHg生成が世界的に33%-74%減少すると予測された。

結論:

• 大気中のCO2濃度の上昇は、淡水湖における水銀メチル化の有意な抑制因子として作用する。
• hgcA遺伝子を持たない特定のメタン生成菌群を有利にする炭素代謝の変化が、MeHg生成の減少の主なメカニズムである。
• CO2削減を含む将来の気候変動緩和戦略は、温暖化による増加を部分的に相殺して、MeHgのリスクを低減させる可能性がある。