研究背景 地球規模の気候変動、特に地球温暖化は、地球の炭素循環に大きな圧力をかけています。海洋は重要な炭素吸収源として、大量の二酸化炭素（CO₂）を吸収し、海水の酸性化を引き起こし、炭酸塩鉱物に依存する海洋生物に悪影響を及ぼしています。沿岸湿地、例えば潮間帯の塩沼（sabkhas）、マングローブ、塩水湖の入り口などは、重要なブルーカーボン（blue carbon）の貯蔵地であり、気候学的に重要な意義を持っています。ブルーカーボンとは、大気や海洋から吸収され貯蔵された炭素のことであり、その貯蔵能力とメカニズムは、溶解炭素の上昇流、炭酸塩鉱物の鉱化、および堆積物中の微生物による炭素循環など、さまざまな物理的、地球化学的、生態学的要因に影響を受けます。 カタール半島の沿岸地域は、独特の地球化学的特...

ヨウ素（Iodine, I）は、人間の健康と環境にとって重要な微量元素です。それは人体の甲状腺ホルモン（例えば甲状腺ホルモンT4とトリヨードチロニンT3）の主要な成分であり、甲状腺機能に直接影響を与えます。しかし、世界では約19億人がヨウ素欠乏症（Iodine Deficiency Disorder, IDD）の影響を受けており、症状には甲状腺腫（Goiter）やクレチン病（Cretinism）が含まれます。塩のヨウ素添加や食品強化によってIDDを効果的に予防できますが、過剰なヨウ素摂取は甲状腺機能亢進症や低下症を引き起こす可能性があります。さらに、放射性ヨウ素同位体（例えば131Iと129I）は人間の健康に深刻な脅威をもたらし、特に核事故や核兵器生産過程で放出される放射性ヨウ素は甲状腺癌な...

ウラン（Uranium, U）は、環境中に広く存在する放射性元素で、主に六価（U(VI)）と四価（U(IV)）の2つの酸化状態で存在します。酸化条件下ではU(VI)が主要な安定形態であり、還元条件下ではU(VI)がU(IV)に還元されます。この還元プロセスは、非生物的な経路（鉄や硫化物を含む鉱物など）または生物的な経路（細菌など）によって実現されます。特に、Shewanella属の細菌は、c型シトクロム（c-type cytochromes）を介して金属や放射性核種（例：U(VI)）に電子を伝達することができます。細胞内の電子伝達メカニズムは広く研究されていますが、外部の電子受容体（例：U(VI)）への電子伝達プロセスはまだ十分に解明されていません。 MtrCは、Shewanella細菌の外...

モリブデン（Molybdenum, Mo）は海洋中で最も豊富に存在する微量金属の一つであり、その異なる酸化還元条件下での挙動の違いから、古海洋の酸化還元条件の有効な指標として利用されています。特に、無酸素かつ硫化環境では、モリブデンの形態と挙動は酸化環境でのそれとは大きく異なります。しかし、硫化環境におけるモリブデンの固定化メカニズムは完全には解明されていません。これまでの研究では、硫酸塩還元細菌（Sulfate-Reducing Bacteria, SRB）がモリブデンを積極的に取り込み還元するか、またはその細胞表面を通じて鉄（Fe）に依存しないモリブデンの錯体形成と還元を誘導することで、モリブデンの固定化を促進する可能性が指摘されています。しかし、これらの生物学的経路の具体的なメカニズム...

セレン（Selenium）は重要な微量元素であり、自然界に広く存在し、さまざまな生物代謝プロセスに関与しています。しかし、セレンの濃度が高すぎると、人間、動物、環境に深刻な毒性影響を及ぼします。工業活動、特に石炭火力発電所の石炭燃焼は、地下水のセレン汚染の主要な原因の一つです。石炭燃焼プロセスで生成されるフライアッシュ（fly ash）は、処理過程でセレンが浸透し、地下水を汚染します。セレンの毒性形態は主にその酸化状態、例えばセレン酸塩（selenate, Se(VI)）や亜セレン酸塩（selenite, Se(IV)）であり、これらの化合物は水中で溶解性が高く、生物に吸収されやすいため、生態系や人間の健康に脅威を与えます。 この問題に対処するため、研究者たちはさまざまな修復技術を探求してき...