Yasumoto Tsuyoshi의 연구 그룹, Yasumoto 강사 Yasumoto, Kitasato University의 해양 생명 과학 학부, Kubota Azusa (현재 Jeol), Ohno Ryokazu 연구원, Yasumoto Jun (공동 연구원, 연구소, Ryuky의 연구원) Mariko, Mariko, Geozone Resources and Environment Research Division of Advanced Industrial Science, Suzuki Michio, Tokyo University, Tropical Techno Plus의 Hirose Mina 박사는 포괄적 인 지구 환경 과학 연구소Linkage Project^{(※ 1)}녹색 바카라 족보의 유충의 골격 형성 시점PH^{(※ 2)}공 초점 레이저 현미경PH 이미징^{(※ 3)}8270_8315폴리 아민^{(※ 4)}pH를 증가시키고 탄산 칼슘 (CACO₃)의 골격을 형성하기 위해 새로운 석회화 모델을 제안했습니다 전통적인 석회화 모델에서바카라 족보의 미세 구별^{(※ 5)}이산화탄소입니다 (CO₂)를 방출 할 수 있다고 지적되었지만이 연구에서는 바카라 족보가 다소 공동₂Caco₃로 효율적으로 고정 된 것으로 밝혀졌습니다 이 발견은 바카라 족보초가 전 세계적으로 공동이라는 것입니다₂고정에서 수행하는 역할을 재평가하는 데 중요한 단계입니다 이 연구 결과는 ACS (American Chemical Society)가 발표합니다환경 과학 및 기술"2024 년 12 월 10 일 (일본 시간)에 잡지에 출판 될 예정입니다

암초 건설 바카라 족보는 석회화라는 과정을 통해 골격을 형성하여 바카라 족보초를 구성합니다 이 석회화 과정은 대기와 바다에서 CO에 의해 수행됩니다₂해수의 칼슘 이온입니다 (CA²⁺) 및 탄산 칼슘 (CACO₃)로 고정 된 것으로 보입니다₂고정 반응 그러나 일반적으로 해수의 pH는 약 8이므로 수소 탄산염 이온 (HCO₃^-)이며 식 1

CA²⁺+ 2HCO₃^-→ Caco₃+ CO₂+ H₂O (식 1)

따라서 석회화 과정이 해수로 공동₂방출이 동반되는 것으로 생각되며, 바카라 족보 골격 형성이 지구 온난화를 가속화 할 수있는 가능성은 논의되었습니다 그러나, 현재 표면 탄소의 약 절반은 CO₂갇히고 지구의 공동₂그것은 또한 그것이 고정에 큰 기여라고 생각되었다 따라서 글로벌 탄소주기에서 Coral Reefs의 정확한 역할에 대한 불확실성이 남아 있습니다 생물은 카코입니다₃와 같은 광물 생성 효과 생체 내화성이라고하며, 최근 도구 분석 기술의 발달로 생체 내화의 설명이 이루어졌습니다

연구 그룹은 공 초점 레이저 현미경을 사용하여 암초 건물 바카라 족보의 인대 유충의 바카라 족보 애벌레에있는 골격 형성 부위 인 세포 외 석회화 배지 (ECM)를 관찰했습니다 칼슘 이온 (CA²⁺)를 시각화하는 Calcein이라는 형광 시약을 사용하여 해수에서 ECM까지 CA 수송 경로를 조사했으며, 바카라 족보 유충은 세포 간의 간격을 통해 CA를 ECM에 포함 시킨다는 것이 밝혀졌습니다 [그림 1] 세포 내에서 칼슘을 운반하는 바카라 족보는 지금까지 알려져 있지만,이 바카라 족보는 세포 사이에 큰 간격이 있으며 해수는 ECM에 쉽게 들어갈 수있는 것으로 밝혀졌습니다

또한, PH 이미징이라는 기술을 사용하여 ECM의 미세 pH 변화를 시각화 하였다 결과적으로, 바카라 족보 유충은 골격 구조의 형성시 ECM의 pH를 약 05 ~ 1만큼 증가시키는 것으로 밝혀졌다 [도 2A] 이 pH 증가에 대한 메커니즘은 CA²⁺운송업자 기여도가 추정되었습니다 CO₂를 운반하는 바이오베이스에서 폴리아민의 기여를 추정하고, 폴리 아민 수송 체 억제제 및 생합성 억제제를 바카라 족보 유충에 추가하여 PH 상승에 대한 ECM의 효과를 조사했습니다 결과적으로, 폴리아민 수송 체 억제제가 첨가 될 때 ECM의 pH 상승이 유의하게 감소되었다 다시 말해, 우리는 바카라 족보가 ECM의 pH를 증가시키기 위해 폴리아민이라는 생물학적 염기를 사용한다는 것을 발견했습니다 이러한 pH의 증가는 탄산염 이온을 초래한다 (CO₃^2-) 공급이 홍보되었고 Caco₃is co₂방출없이 효율적으로 형성 된 것으로 밝혀졌다 우리는 형광 프로브를 사용하여 세포에서 폴리아민의 양을 시각화하는 데 성공했습니다 우리는 ECM 주위에 많은 양의 폴리아민이 모이는 세포를 관찰 할 수있었습니다 [그림 2b]

위의 결과를 바탕으로, 우리는 바카라 족보 조직의 개략도와 ECM의 골격 형성 반응에 대한 새로운 가설을 제안했습니다 바카라 족보의 탄산 칼슘 골격은 세포 외 ECM으로 만들어지며, 재료 인 칼슘은 또한 세포 간격을 통해 해수에서 공급됩니다 Coral ECM의 석회화 과정에서, 알칼리화는 폴리아민 수송 체를 통해 무기 탄소가 폴리아민과 함께 무기 탄소를 이동함에 따라 pH를 증가시키고 석회화를 촉진하는 것으로 생각된다 [도 3]

결혼은 탄산 칼슘입니다 (CACO₃) CO 생성 과정에서₂; CO₂포화 용액의 Caco₃그것은 재고를 나타내며 해양 유기체의 석회화 가이 반응을 완전히 따르는 충분한 증거는 없습니다 무기 화학 물질에서 석회화는 주로 CA²⁺및 CO₃^2-의 반응을 통해 진행되며 높은 pH 환경이 필요합니다 한편, 카코₃낮은 pH에서 발생합니다 따라서 pH가 지속적으로 낮아지면 Caco₃"석회화 중 pH 낮은"의 전통적인 주장과는 달리, 최근의 연구는 바카라 족보 이외의 유기체에서 pH의 증가를 관찰했다 카코₃결정은 탄산화되었습니다 (H₂CO₃) 및 칼슘을 함유하는 염기 (예 : 수산화 칼슘 (CA (OH)₂)))) 중화 반응에 의해 생성 된 소금이며 Caco₃의 형성 기본 의존적입니다 탄화수소 이온 (HCO₃^-)에서 유래 한 수소 이온 (양성자)은 염기와 Ca (OH)₂에 의해 중화되므로 모든 양성자가 주변 해수로 방출되는 것은 아닙니다 최근 몇 년 동안 알칼리성 약물은 바다와 CO에 추가되었습니다₂고정을 촉진하기 위해 해상 알칼리 화를 시도한 것도 해외에서 수행되었습니다 바카라 족보 및 기타 석회화 유기체는 공동입니다₂를 석방 할 것인지 토론하려면 생태계 전체의 관점에서 평가해야합니다 CO₂광합성을 통해 유기물로 전환되며 석회화 유기체는이 유기물을 에너지 원으로 사용합니다₃골격을 만듭니다 이 전체 프로세스를 고려하여 CO₂본질적으로 카코₃그리고 CO₂고정된다고 말할 수 있습니다

해수에 존재하는 Caco₃12795_12840의 거주 시간 | 3 억 년이 지났으며 거의 ​​불용성으로 알려져 있지만 해양 환경에서는 CO₂흡수에 대한 기여는 주로 해초 및 기타 식물의 광합성을 통한 유기물 생산 (청색 탄소)에 중점을 둡니다 이 연구에서, 높은 pH 조건 하에서 석회화는 반드시 CO₂12930_12944 |₂는 그것이 고정 될 것임을 보여 주었다 앞으로, 우리는 바카라 족보초 해역에서 석회화로 인한 조개류 및 CO₂고정 금액 재 할당, 바카라 족보초는 지구의 공동입니다₂나는 검역에 기여한다는 것을 증명하고 싶습니다 앞으로, 우리는 석회화 된 유기체로 만든 새로운 청색 탄소 (Biogenic Calcifying Blue Carbon)를 옹호하고 바카라 족보초 보존에 기여할 수있는 시스템을 만들기 위해 노력하고 있습니다

이 연구는 일본 환경 복원 및 보존 연구소 (독일) 환경 복원 및 보존 연구소 (JPMEERF20194007, JPMEERF20221C01)의 지원으로 수행되었습니다 산업 과학 및 기술의 환경 조화 된 산업 기술 연구소 (E-Code), 국립 고급 산업 과학 및 기술 연계 프로젝트 연구소 및 NEDO (National Institute of Global Environmental Science)

*1 : Linkage Project

글로벌 환경 문제를 해결하기위한 국립 연구소 인 포괄적 인 글로벌 환경 연구 연구소의 프로젝트 중 하나 이 프로젝트의 목적은 토지와 바다의 물주기를 통한 육상과 해상의 연결, 일상 생활에서 재배 된 생명체와 문화의 연결 및 다양성, 다양한 자원의 거버넌스 규범, 조직 및 제도, 다각적 자원의 규범, 조직 및 시스템의 다층 성격을 명확히하는 것입니다 목표는 획득 된 결과 사이의 연결을 시각화하고 토지와 해상을 연결하는 수 문학적주기를 중심으로 다중 재료 적응 거버넌스를 강화하는 것입니다 프로젝트 기간은 2022-2026입니다[참조로 돌아 가기]

*2 : PH

숫자 0에서 14로 표현 된 물의 수소 이온 농도는 중립을 의미하며, 7 미만이면 산도를 의미하며 7보다 큰 경우 알칼리성을 의미합니다 해수의 pH가 1만큼 상승하면 해수에서 CO₂농도는 1/10으로 감소하므로 석회화₂릴리스는 억제되는 것으로 생각됩니다[참조로 돌아 가기]

*3 : PH 영상

이것은 공 초점 레이저 현미경과 pH 지표를 사용하여 바카라 족보 석회화 된 조직의 pH를 관찰하는 기술입니다 석회화 된 바카라 족보 조직에서 pH의 증가가 관찰되었고, 폴리아민이라는 생물학적 염기는 이러한 pH의 증가에 기여하는 것으로 밝혀졌다[참조로 돌아 가기]

*4 : 폴리아민

폴리아민은 모든 살아있는 유기체의 세포 내에 보편적으로 존재하는 생물학적 염기입니다 이 폴리아민은 수용액에서 이산화탄소를 쉽게 반응하고 유지하는 화학적 특성을 가지고 있으며, 탄산 칼슘 칼슘은 단순히 해수에 첨가하여 쉽게 침전 될 수 있습니다 바카라 족보는 또한 이러한 화학적 특성을 사용하여 카코를 만듭니다₃탄산 칼슘 골격을 만들기 위해 대기에서 가져옵니다[참조로 돌아 가기]

*5 : Coral Calcification

인간을 포함한 척추 동물의 신체 뼈는 인산 칼슘으로 만들어 지지만 바카라 족보와 조개와 같은 일부 무척추 동물에는 탄산 칼슘 골격이 있습니다 이 탄산 칼슘의 원료는 이산화탄소 및 바다에 용해 된 칼슘 이온입니다 따라서, 이산화탄소가 바카라 족보 골격에 갇혀 있다고 말할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]