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雲に含まれるバクテリアが世界中におよぼしている影響

雲に含まれるバクテリアが世界中におよぼしている影響

空に浮かぶ雲。子どもの頃はあの雲に乗れないかなと空想した人は少なくないでしょう。日々目にする身近な存在ではありますが、その雲に驚きの秘密が隠されていたのは知っていましたか? 今回のYouTubeのサイエンス系動画チャンネル「SciShow」は、雲に含まれるバクテリアの働きについて紹介します。

スピーカー
Hank Green(ハンク・グリーン) 氏
参照動画
Bioprecipitation: How Bacteria Makes Snow

雲にはバクテリアがギッシリ

ハンク・グリーン氏 子どもの頃、雲には空想させるものがたくさんありました。「ふわふわの綿でできているのかも」、マリオのようなゲームをして、「実際に雲の上に飛び乗れるはずだ」と信じていた時期もあったのではないでしょうか。 IMG01 しかし、大きくなるにつれて、雲が実際は小さな氷の結晶や水滴でできていることを勉強し、飛び乗ったら落ちることを今では知っていますね。しかし、それだけではなく、バクテリアがぎっしり詰まっているのです。 このバクテリアは、とても重要な役割を果たし、地球の降水量にまで影響を及ぼします。雨粒や雪の結晶が、地上に降ることができるほどの大きさになるには、雲粒と呼ばれる、水滴の集まりが形成していく必要があります。 この雲粒は、ほこりの集まり、空気中に浮遊している無機物の集まりです。これらの代わりに、微生物が集まってできているケースがあったります。 IMG02 いくつかの微生物は、無機物と比べると、ある特別なたんぱく質のおかげで、温かい温度下にて水分子を順序だててつくることができます。私たちは、それらのたんぱく質の表面にある細胞が、水を分散させ、また結合させていく働きがあると考えています。 これは、自然界において液体の水と空気がまざりあって氷になるちょうど境目の瞬間に似ているのです。 微生物が凝縮核の役割を担う時、科学者たちは「Bioprecipitation」という専門用語を使います。 IMG03 雲の内部で具体的に何が起こっているかを、微視的レベルで知ることはとても難しいですが、「Bioprecipitation」の現象が起きているという確固たる証拠はあります。2008年、研究者たちは、ヨーロッパ、北アメリカ、南極大陸などの場所で、降ったばかりの雪を集めました。その雪を溶かし、その中に含まれている小さな粒子をろ過していき、残った粒子を純水とさまざまな比率で混ぜ合わせました。 それから、それぞれの液体を再びゆっくりと凍らせ、凝固点が高いほど、より多くの核が含まれているという説を裏付けようとしました。基本的には、たくさんの分子があるほど氷の核を形成しやすくなり、水は氷を形成するためにそこまで温度を下げる必要がないということになります。 その後、研究者たちは液体中に含まれている微生物を殺した後、同じ実験を繰り返し、氷になる温度が変わるかどうかを確かめました。 この実験により、核のうちどれくらいが生物で占められているのかを推察することができました。計算によると、雪解け水の1リットル当たりに4~120の核が含まれていて、そのほとんどが微生物であることがわかりました。加えて、すべてのサンプルに微生物が含まれていました。南極のサンプルにさえも。 この結果から、微生物たちが雲に乗って、とてつもなく長い距離の国境を超えるまでの距離を旅していることが判明しました。

微生物が世界の気候パターン影響を与えている?

2010年と2011年に研究者たちは、モンタナ州大学とその周辺で起きた3つの嵐で降ってきた雹(ひょう)を集めました。そして、サンプルを溶かし、再度凍結させることで、その構造を分析しました。 研究者は雹の中心にたくさんのバクテリアが含まれていることを発見しました。その量は、雹の溶けた水の1ミリリットルのうち、1,000個にもおよびました。しかし、サンプルの外側にバクテリアはほとんど含まれていませんでした。 IMG04 要するに、バクテリアそれ自体が、雹を構成するための種となっていたのです。 つまり、雲は、バクテリアにとって遠くまで足を運ぶための便利なツールであると同時に、分子を凝縮する役割を担うことで、大気中に飛び出し、再び地上に戻ってくるのです。このようなことができるバクテリアは多分、植物が病気となる原因となる、植物病原微生物ではないかと考えられています。 通常よりも高い温度で氷結を促す能力によって、植物の細胞壁を壊し、微生物は植物の栄養素を吸収していきます。植物は代わりに、自分が作り出した水蒸気とともにバクテリアを空気中に放出するので、微生物は大気中に戻り、このサイクルが繰り返されていきます。降水はまた、植物の成長の助けとなり、それがバクテリアにとっての栄養ともなるのです。 このような働きをする植物病原体の中に、シュードモナス・シリンガエという名前のバクテリアがあります。 IMG05 特別な「InaZ」という氷の結晶を作るタンパク質を持っています。これは、実際にスキー場で人工の雪を作る機械に使われています。しかし、「Bioprecipitation」はバクテリアに限られたことではありません。科学者たちは、真菌、珪藻、藻類なども核の役割を果たせると考えています。 私たちが考える以上に、微生物が世界の気候パターンに大きな影響を与えているかもしれません。これは、研究で証明することが難しいですが、最近行われた研究によれば、微生物の凝縮核が世界中の異なる地域における、雲と降水のパターンに重要な影響を与えているのでは、ということも判明してきました。 このような生物は目に見えないほど小さいですが、自然界のものであれ、人工物であれ、雨や雪の中に紛れているのです。

  

SciShow

Hank Green(ハンク・グリーン)たちがサイエンスに関する話題をわかりやすく解説するYouTubeチャンネル。

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