バイオジオサイエンス研究部門
（大貫研究室（客員））

環境中における元素の挙動への微生物の影響を明らかにする研究を行っています。微生物などの生物は長い年月をかけて地球の表層環境を変えてきました。緑の地球を形成したのは1マイクロメーターサイズの微生物の活動と進歩の結果です。そのような活動は元素の挙動にも影響しています。例えば、Mn酸化物の９０％近くが微生物の活動によって生成したといわれています。また、ウランは地球誕生当時には花崗岩などに分散していました。それが、藍藻類などの酸素生成により移動し始めました。移動したウランが再沈着したのがウラン鉱床です。ウランの沈着にも微生物が関係していると考えている研究者もいます。このような地球規模で観察されるダイナミックな現象は、1マイクロメーター程度の微生物細胞表面で起こった反応の結果なのです。私たちは、環境試料の化学分析や室内での実験により、微生物が関与したメカニズムを明らかにしようとしています。 　用水路や温泉で、赤色や緑色をした沈殿物を見たことがあると思います。あれは、微生物が造ったものです。バイオマットと呼ばれています。私たちは、ヒ素の廃鉱山の鉱山廃水中に形成したバイオマット(写真1)を電子顕微鏡などで分析しAsが集まっていることを明らかにしました。試料の放射光を使った更なる分析や実験室で行った再現実験により、Asの鉱山廃水からバイオマットへの除去(自然浄化)機構を明らかにしました。このような微生物による自然浄化機構を解明することは、環境に優しい環境浄化システムの開発に繋がると考えています。 　室内の実験ではウランなどが微生物細胞表面に集まる機構を研究しています。酵母（パンやお酒を造る微生物）がウランを集めて、リン酸塩鉱物（写真2）になることを見つけました。また、ウランを酸素の代わりに使って呼吸する微生物を用いた研究もしています。ウランの他にも希土類元素や白金、パラジウムの微生物への濃集（写真3）機構を明らかにする研究に取り組んでいます。

写真1　ヒ素廃鉱山の廃鉱水中に制したバイオマット。赤い色は鉄を酸化されて沈殿したもの。白黒写真はバイオマットの電子顕微鏡写真。元素を分析するとAsを集めていることが分かった。	写真2　ウランを集めた酵母の電子顕微鏡写真。白い縁で示したのが細胞、表面のひげ状のものがウラン鉱物。	写真３　細胞表面にPdが沈着した鉄還元菌の電子顕微鏡写真。白い点がPd。

最近の成果

1 T. Ohnuki, F. Sakamoto, N. Kozai, T. Ozaki, T. Yoshida, I. Narumi, E. Wakai, T. Sakai, A. J. Francis, Mechanisms of arsenic immobilization in biomat from mine discharge water, Chem. Geol., 212(2004)279-290.

2 Y. Tani, N. Miyata, M. Ohashi, T. Ohnuki, H. Seyama, K. Iwahori, M. Soma, Interaction of Inorganic Arsenic with Biogenic Manganese Oxide Produced by a Mn-Oxidizing Fungus, Strain KR21-2, Environ. Sci. Technol., 38 (2004)6618-6624.

3 T. Ohnuki, T. Yoshida, T. Ozakia, M. Samadfam, N. Kozai, K. Yubuta, T. Mitsugashira, T. Kasama, A. J. Francis, Interactions of uranium with bacteria and kaolinite clay, Chem. Geol., 220, 237-243(2005).

4 T. Ohnuki, T. Ozaki, T. Yoshida, F. Sakamoto, N. Kozai, E. Wakai, A. J. Francis, and H. Iefuji, Mechanisms of uranium mineralization by the yeast Saccharomyces cerevisiae, Geochim. Cosmochim. Acta, 69, pp. 5307?5316, 2005 (2005).

5 T. Nankawa, Y. Suzuki, T. Ozaki, T. Ohnuki, A. J. Francis, Degradation of Eu(III)-Malic Acid Complexes by Pseudomonas fluorescens, J. Alloy Compounds, 408-412, 1329-1333(2006).

6 T. Ozaki, T. Kimura, T. Ohnuki, A. Kirishima, T. Yoshida, H. Isobe, A. J. Francis, Association of europium(III), americium(III), and curium(III) with cellulose, chitin, and chitosan, Environ. Toxicol. Chem., 25, 2051-2058(2006)

7 T. Ohnuki, T. Yoshida, T. Ozaki, N. Kozai, F. Sakamoto, T. Nankawa, Y. Suzuki, A.J. Francis, Chemical speciation and association of plutonium with bacteria, kaolinite clay, and their mixture, Environmental Science & Technology, 2007, 41, 3134-3139.

8 Y. Takenaka, T. Saito, S. Nagasaki, S. Tanaka, N. Kozai, T. Ohnuki, Metal sorption to Pseudomonas fluorescens of pH, ionic strength and metal concentrations, Geomicrobiology J., 24, 205-210(2007). 9 A. J. Francis, T. Ohnuki, Microbial Transformations of Plutonium, J. Nucl. RadioChem. Sci., 8, 121-126(2007).

10 T. Ohnuki, T. Ozaki, T. Yoshida, N. Kozai, T. Nankawa, F. Sakamoto, T. Sakai, Y. Suzuki, A. J. Francis, Concurrent transformation of Ce(III) and formation of biogenic manganese oxides, Chem. Geology, 253, pp. 23-29, 2008.