マリンスノーは粘っこいほど細菌に食べられにくく、深く沈む。粘り気のわずかな差で、届く深さが約2倍になった

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海の中では、いつも白い粒が上から下へ降っています。植物プランクトンの死骸や分泌物、動物プランクトンのふん、ちぎれた粘液などがくっつき合ってできた粒で、潜水艇のライトに照らされると雪のように見えることから「マリンスノー」と呼ばれています。海が深海へ運ぶ炭素のおよそ7割は、このマリンスノーが運んでいると見積もられています。

海面近くで植物プランクトンが光合成で取り込んだ炭素は、マリンスノーになって沈んでいく途中で、細菌に食べられて分解されます。浅いところで分解されれば、炭素は二酸化炭素に戻って海面近くにとどまります。分解される前に深く沈めば、炭素は何百年から何千年も深海にしまわれます。どちらに転ぶかは、沈む速さと分解の速さの競争で決まります。

この競争に、これまで測られていなかった要素が関わっていることを、アメリカのスクリップス海洋研究所（カリフォルニア大学サンディエゴ校）とイギリスのリンカーン大学のチームが示しました。マリンスノーの「粘り気」です。2026年10月8日に Science に掲載され、筆頭著者はスクリップス海洋研究所の Bryce G. Inman さん、共著者はリンカーン大学の Stuart Humphries さんと、スクリップス海洋研究所の Farooq Azam さんです。

透明な粘液のかたまりを、壊さずに測る

マリンスノーの多くは、透明な粘液でできています。粘液が粒の大部分を占めていたり、死んだ細胞や鉱物の粒をつなぐのりになっていたりします。この粘液が粘っこいことは間接的には知られていましたが、粘り気を直接測った例はありませんでした。

測りにくい理由ははっきりしています。粘液はとても壊れやすく、これまでの観察法は試料を固定したり、ろ過したり、洗ったり、乾かしたりする必要がありました。そのあいだに粘液の立体的なつくりは崩れてしまいます。小さな玉を混ぜてその動きから粘り気を推し量る方法もありますが、玉は粘液の中まで入っていかず、大きさが細菌と同じくらいなので、細菌と一緒に見ることもできません。

チームが使ったのは「分子ローター」と呼ばれる色素です。分子の一部がくるくる回る構造を持っていて、まわりが混み合って回りにくくなるほど強く光ります。この色素は粘液の中までしみ込むので、粒を壊さずに、内部のどこがどれだけ粘っこいかを立体的に描き出せます。共焦点顕微鏡で光を読み取り、同時に細菌の DNA を別の色素で光らせて、粒のどこに細菌がいるかも重ねて見ました。ここで測っているのは分子の周りの混み具合から出した粘り気で、ふつうの意味での「流れにくさ」とは同じではありませんが、両者はよく対応していたと論文には書かれています。

細菌は表面の「やわらかいところ」にしかいなかった

上の画像は、粘液の粒に細菌が取りついているところの想像図です。調べた粒は主に、キートケロス属の珪藻（けいそう。ガラス質の殻を持つ植物プランクトン）を培養して作らせた粘液の粒30個で、体積は548〜1万100立方マイクロメートル、直径にすると10〜30マイクロメートルほどです。培養液の中にはミリサイズの大きな粒もたくさんありましたが、顕微鏡でできるだけ細かく見るために小さめの粒を選んでいます。

粒の中の粘り気は一様ではなく、細菌より小さな凹凸がいたるところにありました。それでも全体としては、外側ほど粘り気が低く、中心に向かうほど高くなっていました。海水の粘り気を1とすると、粒の中の中央値は2.1、上位5％の値は12.4でした。

細菌のいる場所を重ねると、はっきりした傾向が出ました。粒に取りついている細菌のまわりで最も多かった粘り気は1.25で、海水よりわずかに粘っこい程度です。粘り気が2を超えると細菌は少なくなり、4を超える場所にはほとんどいませんでした。細菌が粒の外縁から内側へ2割以上入り込んでいることもまれでした。粘り気4を超える領域は、細菌が入れない「壁」になっていたことになります。この壁の内側は、粒によって体積の1％未満から71％まで幅があり、平均で27％でした。同じ培養から取った粒でも、細菌がすぐに手を出せる部分の割合がこれだけ違っていたのです。

スクリップス海洋研究所の桟橋の沖で集めた天然のマリンスノー11個でも、同じ傾向が見られました。天然の粒は培養したものより少し粘り気が低く、壁にあたる値も低めでしたが、細菌が粘り気1.25前後の場所に集まり、もっと粘っこいところには入っていない点は同じでした。

酵素で粘り気を下げてから入り込む細菌

では細菌は、粘っこい中心部をどうやって食べるのでしょうか。チームは細菌が取りついた粒を7時間にわたって追い続けました。

時間がたつにつれて、粒全体で高い粘り気の部分が減り、低い部分が増えていきました。細菌のすぐそばだけでなく、粒の内部全体で粘り気が下がっていたことから、細菌が体の外へ出した酵素が粘液のつくりを分解していると考えられます。粘り気が下がるのに合わせて細菌は内側へ入り込み、粒は穴だらけになって、最後は細菌に入り込まれた小さなかけらに砕けていきました。粒の体積は1日あたり約34％のペースで縮んでいました。

細菌は、粘っこい部分をいきなり食べ進むのではなく、まず酵素で粘り気を下げてから入っていく。論文はこの「粘り気を下げる」段階が、海の粒の分解全体の速さを決める関門になっていると見ています。

粘り気が2か1.25かで、沈む深さが倍になる

粘り気が分解を遅らせるなら、もともと粘っこい粒ほど長く形を保ち、深くまで沈めるはずです。チームは測った「粘り気が下がる速さ」を使って、粒が沈みながら分解されていく様子を計算しました。分解が進むと粒は軽く小さくなり、沈む速さが落ちて、最後には沈むのをやめます。

結果は、出発時の粘り気のわずかな差が、行き着く深さを大きく変えるというものでした。粘り気の中央値が1.25の粒（天然の試料の低めのほうにあたる）は深さ約530メートルで止まり、2の粒（できたての珪藻の粘液に近い）は約1,015メートルまで届きました。ほぼ2倍です。上の画像は、粘り気の違う粒が別々の深さまで沈んでいく様子を描いた想像図です。

粘っこい粒は、それだけ多くの高分子、つまり炭素を含んでいます。深く届くことと炭素が多いことを合わせると、粘り気2の粒は1.25の粒に比べて、どの深さでも6倍を超える炭素を運ぶ計算になりました。炭素を100年以上しまっておける深さは、海域によって100〜1,000メートルのどこかにあるとされます。530メートルで止まるか、1,000メートルを越えるかは、炭素が大気に戻るか深海に残るかの分かれ目になりえます。

計算の前提にした粒の大きさや形を変えると、届く深さの絶対値は変わります。ただ、粘り気の高い粒のほうが遠くまで沈むという関係と、その倍率は変わらないとチームは書いています。

海域ごとの炭素の運ばれ方の違いへの手がかり

海面から深くなるにつれて沈む粒の量が減っていく様子は、「マーチン曲線」と呼ばれる経験的な曲線で表され、気候モデルでも使われています。ただ、実際の海では海域によってこの曲線からのずれがあり、その理由はよく分かっていません。論文は、マリンスノーの出発時の粘り気と、それが細菌に崩される速さのばらつきが、このずれの一部を説明するかもしれないとしています。

言い切れないことも、論文ははっきり書いています。細菌が粘っこい場所にいないことは観察できましたが、それが粘り気のせいだと因果まで示したわけではありません。粘液の弾力やすき間の多さ、細菌が粘液にくっつく仕組みなども関わっている可能性があります。分解の速さを測ったのは培養した珪藻の粘液7個で、別の海域、別の由来の粒、別の種類の細菌ではこの速さが違うかもしれません。ほかの海でこの速さを測ることが次の課題だと、チームは述べています。

海の炭素の行方を考えるとき、これまで注目されてきたのは粒の大きさや重さ、鉱物の重りの有無などでした。そこに、目に見えない粘液の粘り気が加わります。粒をつなぐ透明なのりの性質が、細菌の食べる速さを通じて、炭素が深海にしまわれるかどうかを左右していました。

画像について

この記事の画像は AI（ChatGPT）で作った想像図で、ご自由にお使いいただけます。お使いになるときは、出典としてこの記事へのリンクを載せていただけるとうれしいです。

出典

Inman, B. G., Humphries, S., Azam, F. (2026) "Marine snow viscosity regulates microbial degradation and the ocean carbon sink" Science 394(6820), 202–206. https://doi.org/10.1126/science.adx4170
同論文の著者受理原稿（eScholarship、無料で読める）https://escholarship.org/uc/item/1j1901nh

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2月 29, 2012

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