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ホーム渦鞭毛藻シスト(休眠胞子)を中心としたパリノモルフ群集の研究
SDGsの分類
研究テーマ
自然科学
学科の分類
工学部一般教育科

渦鞭毛藻シスト(休眠胞子)を中心としたパリノモルフ群集の研究

工学部

一般教育科

生物学研究室

小島夏彦 教授

共同研究者

松岡數充
渦鞭毛藻シストパリノモルフ海洋沿岸生態系

 沿岸海洋表層堆積物には無数の生物起源物質が含まれているが,その中で単細胞の藻類である渦鞭毛藻はその休眠胞子(シスト)を堆積物中に残すことがある.そのため,堆積物中からそれらを抽出,分析することにより赤潮・貝毒予測をはじめ様々な情報を引き出せる.また,その堆積物から同時に産出するパリノモルフと呼ばれる多様な有機質の生物遺骸群集の存在も注目される.渦鞭毛藻シスト研究から派生的に生まれた分野とも言え,未解明の部分も多いが将来的には環境解析のツールとして利用できる可能性を秘めている.

渦鞭毛藻シスト群集とは

 渦鞭毛藻は単細胞の生物で独立栄養種と従属栄養種が混在する分類学的には位置づけが難しい生物である.生態系の中では一次生産者を含んでいることから,生態系研究上重要な分類群である.この渦鞭毛藻の中にはシスト(休眠胞子)を形成するものがあり,さらにそれらの中には化学的な耐性をもつことから過去から現在までの堆積物中に含まれていることが知られている.そのため,これらシスト群集は主として古生物学の研究対象にされてきた面がある(Kojima et al 1994など).渦鞭毛藻シスト化石群集を時系列で明らかにすることにより,その場所の過去の海洋環境の変化が明らかになり,いわゆる示相化石として重要であることが示されている.一方で渦鞭毛藻が赤潮(図1),貝毒を発生させる重要な分類群であることから,これらの現象予測のために水産学サイドから研究が行われてきた過去がある.貝毒を引き起こすことが知られているAlexandriumのシストモニタリングは今では各地の水産研究所で重要な仕事になっている.また近年では津波などの自然災害が赤潮の大発生を引き起こす可能性を論じるなど,人の生業と自然のメカニズムとの関係を論じるような新しい視点の研究もでてきている(Matsuoka et al 2019).

図1 伊豆・三津の赤潮(2011)

海産パリノモルフ群集の重要性

 渦鞭毛藻シスト研究の中で,強酸等で堆積物処理をして,これらシストと同時に検出されるものを総称してパリノモルフ群集と呼んできた(当然渦鞭毛藻シストもこれに含まれるが).パリノモルフとは具体的には有機質の殻や膜をもつ生物の様々な部位を指す.多くが渦鞭毛藻シストと同様に化学的に耐性があり,堆積物中に長期間保存されるという特性を持つ.これらは多様な分類群からなり,菌類の菌体や胞子,渦鞭毛藻シスト,緑藻類,プラシノ藻類,有鐘類のロリカ,有孔虫類のライニング,扁形動物の卵,環形動物の口器,甲殻類の耐久卵(図2) ,蘚苔類の胞子,裸子,被子植物の花粉(図3)などが含まれている.

 海産パリノモルフは国内でも1990年代から注目されていたが,研究蓄積は進んでいない.その少ない研究例として大阪湾の場合が知られているが,それを見ると例えば麻痺性貝毒を引き起こすAlexandriumのシストが頻出したり,魚毒性ラフィド藻のChattonellaがまとまって検出されたりすることから漁業関係者に多くの情報を提供できることを示している.さらに淡水性緑藻類遺骸の分布が,淀川からの流れが反映されている東部沿岸残渣流の方向を示していると推測されていることから内湾の流れについての情報を反映していると考えられる.このようなことからパリノモルフ群集が環境復元に有効なツールになり得ると結論づけている.また,これら産出生物は現在の生産量を反映していることもあり,場所によって同じ種類のパリノモルフの産出量が大きく異なる場合が見られる.これは今後堆積物中に蓄積されたこれらの群集がその生物生産量とどのような関係にあるか対応関係がある程度つけばその水域の詳細な生態環境の推定につながることが期待される.

 パリノモルフ群集は多様な分類群から構成されていることもあり,網羅的にこれらの生物を扱っている研究者は少なく,それがこの分野の研究の遅れの要因になっている.しかし,内湾など海洋生物や陸上生物の体を形作っている多様な生物が堆積する場は,一方で沿岸漁業,養殖業の適地であり,陸側は人口密集地が広がっている場合が多い.この事実は内湾周辺域がいかに人にとって重要な場所であり,その環境を良好に保つ必要性が高いかを示していると言える.まさに「持続可能な開発」を意識せざるを得ない環境であり,パリノモルフ群集のもたらす情報が今後この場所の保全政策の立案に利用されることがあるかもしれない.

図2 甲殻類の耐久卵
図3 針葉樹の花粉

今後の研究の展望

 渦鞭毛藻シストを中心とした海産パリノモルフ群集の研究進展は,その研究の中心となっている内湾域の環境研究に重要な情報をもたらすと期待される.その中で渦鞭毛藻シスト群集からは,まだ未同定の種が多くあることから赤潮,貝毒予測の精密化や内湾生態系における渦鞭毛藻の役割に関する新知見を得られることが見込める.またパリノモルフ全体としては,これらが海と陸の多様な分類群を含むことから,これらを一体としたものとして扱うことで海陸双方の情報を含んでいることが,情報の多様性,精密性を格段に上げる可能性が考えられる.今後解析方法が確立されれば様々な環境情報を過去から現在に至るまで明らかに出来る可能性がある.

図4 渦鞭毛藻シスト

論文

「渦鞭毛藻シスト群集による中海上部完新統の古環境分析」(1996)小島夏彦『Laguna』No.3p.41-48.

「Vertical and horizontal distributions of ellipsoidal Alexandrium (Dinophyceae) cysts in coastal sediment with special reference to paralytic shellfish poisoning caused by tsunamis -a case study of Osaka Bay (Japan) and the southern coast of the Korean Peninsula」(2019)MatsuokaKazumi『Korean Journal of Environmental Biology』37(3)p.268-277.

研究者INFO: 工学部 一般教育科 生物学研究室 小島夏彦 教授

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大森 英樹

家と車の電力を無線で相互融通するワイヤレスV2Hシステム

近年、変動形再生可能エネルギーによる系統の不安定化が問題となっている。電力の平準化を実現する分散システムとしてスマートハウスが注目されているが、蓄電池が高価であることが普及の妨げとなっている。この問題を解決する方法として電気自動車のバッテリーを家庭内配電に双方向に接続して利用するV2H(Vehicle to Home)システムが期待されている。しかし、従来の充電ケーブルを用いる接続方式では手間がかかるために、接続の頻度が低下してしまう。そこで著者らはスマートハウスの利用率と利便性の向上を図るため、電気自動車を家庭のカーポートに駐車するだけで、自動的に双方向の電力融通を行うことができるワイヤレスV2Hシステムの開発を行っている。 本研究では、国際規格SAEJ2954に準拠した許容周波数帯での動作で、家一軒分丸ごとの電力をカバーするハイパワー6kWの電力伝送を双方向で行うシステムの実現を目指している。効率と伝送電力を確保するため高周波の磁界を用いるが、高周波電力を発生する双方向コンバータとして、従来は4つのパワー半導体を用いたフルブリッジコンバータを用いた研究がなされてきた。本研究では、図1のようにわずか1つのパワー半導体で高効率に高周波電力を発生するシングルエンデッドコンバータを用い、従来のブリッジコンバータに比して圧倒的な小形軽量かつ低コストを実現するワイヤレスV2Hシステムを実現し、幅広い普及を目指す。 先に開発したシングルエンデッド式ワイヤレスV2Hシステムでは、(1)コンバータの構成部品である共振回路定数のわずかなばらつきによって伝送電力が大幅に変化してしまうというロバスト性の課題がある。(2)また、過去の技術ではスイッチの導通時間TONを変えて電力を制御するため、動作周波数が国際規格の85kHz帯から離脱するという課題がある。そこで、この問題を解決する新しい方式として周波数を可変しない位相シフト制御式電力制御を提案している。本提案方式を用いたワイヤレスV2Hシステムが高ロバスト性及び位相シフト方式を実現できることを確認できたので報告する。

横山 奨

樹脂製マイクロ流体デバイスの量産に向けた拡散接合装置の開発

本技術は、主に金属の接合に用いられていた拡散接合を高分子樹脂に適用することで、医療用ディスポーザブルマイクロ流体デバイスの安価な量産の実現を目標としています。拡散接合は、母材を溶かすことなく接合界面を一体化するため、接合により透明性を損なうことはありません。さらに、多少の凹凸や切削痕が残っていても接合可能です。加工面への後処理も不要で、多種多様な高分子樹脂に対応可能です。現在、商用利用を目指して試作機を開発しており、テストサンプルとしてPMMA製のマイクロ流体デバイスの接合に成功しています。

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