生物と光の関係をひもとく

Understanding the relationship between life and light in marine ecosystems through genetics.

吉澤 晋 (Susumu Yoshizawa)

キーワード：海洋微生物、微生物生態、海洋細菌、光従属栄養性、ロドプシン、生物発光

Keywords: Marine microbiology, microbial ecology, marine bacteria, photoheterotrophy, rhodopsin, bioluminescence

生物が何色の光を、何に使っているのか？

植物はなぜ緑色なのか？緑色の光をエネルギーとして使う生物はいるのか？川に住む魚は何色を見ているのか？海に住む魚はそれとは違う色を見ているのか？チョウチンアンコウのチョウチンは何色に光るのか？

色への興味を出発点にし、様々な生物と光の関係を遺伝子解析を通して明らかにしたいと思っています。

私の研究室では主に海洋微生物を対象にして、1. 微生物型ロドプシンの光エネルギー利用、2. 発光微生物の生態や進化、3. 海洋(微)生物の群集動態（オーシャンDNAプロジェクト）、4. 藻場や水族館の微生物群集動態、5. 底生生物の共生微生物、6. 新しい微生物種の提案、7. 微生物の光防御機構に関する研究を行なっています。また、学術研究船を用いたサンプリングを通して、海洋微生物のメタゲノムや分離培養なども行っています。海洋微生物の分離培養、ゲノム解析、網羅的ゲノム解析（メタゲノム）などを通して、海に生きる微生物の生き様を明らかにしたいと思っています。

What colors of light do organisms use, and for what purposes?

Why are plants green? Are there organisms that use green light as an energy source? What colors can fish living in rivers see? Do fish living in the ocean see different colors? What color does the lure of an anglerfish glow?

Starting from an interest in color, we aim to uncover the relationships between various organisms and light through genetic analysis.

In my laboratory, we primarily focus on marine microorganisms and conduct research in the following areas: 1. The utilization of light energy by microbial rhodopsins, 2. The ecology and evolution of bioluminescent microorganisms, 3. Community dynamics of marine (micro)organisms (Ocean DNA Project), 4. Microbial community dynamics in seagrass beds and aquariums, 5. Symbiotic microorganisms of benthic organisms, 6. The proposal of new microbial species, and 7. Research on microbial light protection mechanisms.

We also conduct metagenomic analyses of marine microorganisms through sampling using research vessels. Through isolation and culture, comparative genomics, and metagenomic analyses, we aim to uncover the lifestyles of microorganisms living in the ocean.

チョウチンアンコウ*を持つ私

*チョウチンアンコウは発光器に発光微生物（細菌）を共生させています

Me with an Anglerfish: The anglerfish hosts bioluminescent microorganisms (bacteria) in its light-emitting organ.

なぜ海洋生物なのか？

地球は表面の約７割が海に覆われている惑星です。我々が日々食する豊かな海産物を育む環境でもあります。では、我々は海のことを知り尽くしているのか？

実はそうでもありません。

海はとにかく大きい、そしてアクセスが困難という点から、まだまだ分かっていなことも多く、今もなおフロンティアなフィールドです。海洋表層では植物プランクトンによる光エネルギー利用が活発に行われており、地球上の光合成の約半分を担っています。一方、深海の大部分は光の届かない暗黒の世界ですが、目を持たない魚はほとんどいません。生物は太陽光が届く環境であればその光をエネルギーや視覚情報として利用しますし、届かなければ自ら発光するメカニズムを作り出しコミュニケーションに利用します。どうやら、生物と光は切っても切れない関係のようです。そんな生物と光のふか〜い関係を海洋という魅力的な舞台で研究しています。

Why Study Marine Life?

Earth is a planet where about 70% of the surface is covered by oceans. It is also the environment that nurtures the rich seafood we consume daily. But do we really know everything about the ocean?

The truth is, we don’t know much about the ocean.

The ocean is vast and difficult to access, which means there is still much we don’t understand. Even today, it remains a frontier. In the surface layer of the ocean, phytoplankton actively utilize light energy, accounting for about half of the photosynthesis on Earth. On the other hand, the deep sea is a dark world where sunlight doesn’t reach, yet almost all fish have eyes. Organisms use sunlight for energy and visual information when it’s available, and when it’s not, they develop mechanisms to produce their own light for communication. It seems that the relationship between organisms and light is inseparable. We study this deep and fascinating relationship between life and light on the captivating stage of the ocean.

なぜ微生物なのか？

生物の40億年の歴史の大部分は微生物によって担われ、地球上の生物生息可能域の大部分は微生物のみによって占められています（微生物の歴史は生物の歴史です！）。また、近年の研究から“地球規模での物質循環”や“生態系を流れる太陽光エネルギーフロー”を駆動する生物の主役は微生物だということが徐々に分かってきました（生態系を支える縁の下の力持ちでもあります）。それにもかかわらず微生物（特に微生物の生態）の研究と聞くと、なんだか馴染みがなく、地球環境にあまり関係の無い分野だなと感じる人が多いかもしれません。それではなぜ、微生物の研究がそれほど一般的ではないのか？それは他の生物に比べて分かっていないことが多すぎるからです。まだまだ、何をエネルギーにして、どのようなライフスタイルを持つのかすらも分かっていない未知微生物が山のように存在しています。地球生態系の基盤を支える微生物は依然として謎だらけの存在なのです。

Why Study Microorganisms?
The vast majority of Earth's 4-billion-year history has been shaped by microorganisms, and they occupy most of the habitable zones on our planet (the history of microorganisms is the history of life!). Recent research has gradually revealed that microorganisms are the key players driving global material cycles and the flow of solar energy through ecosystems (they are the unsung heroes supporting ecosystems). Despite their significance, when people hear about microbial research, especially in the context of microbial ecology, it often feels unfamiliar, perhaps even disconnected from the broader field of environmental science.

So, why isn't the study of microorganisms more mainstream? The answer lies in how much remains unknown compared to other forms of life. There are countless unknown microorganisms out there, whose energy sources and lifestyles are still a mystery. Microorganisms, the foundation of Earth's ecosystems, remain shrouded in enigma.

大学院生を募集しています

そんな未知がたくさん詰まった微生物の生命現象や生態に興味を持ち、彼らの生き様や役割を一緒に解き明かしてくれる学生を求めています！

大学院生として研究室に参加するには以下の専攻の入試を受ける必要があります。まずは吉澤までお問い合わせください。

東京大学 新領域創成科学研究科 自然環境学専攻 （入試情報）

修士課程の入試日程（出願期間は毎年6月中旬、入試は8月です）、博士課程の入試日程（出願期間は毎年11月下旬、入試は2月です）

筆記試験：英語（TOEFL やIELTSも対応）と専門科目（環境学、物理学、化学、生物学、地学、水産学、景観学）より２つを選択。

過去問はこちらから手に入ります。

tayo.jpにも大学院生募集の記事を掲載しています。リンクはこちら

We Are Recruiting Graduate Students

We are looking for students who are interested in the unexplored life phenomena and fascinating ecology of microorganisms and who are eager to uncover their lifestyles and roles alongside us! To join our lab as a graduate student, you must pass the entrance examination. Please contact Yoshizawa for more information.

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研究紹介動画

大気海洋研究所の研究紹介動画が公開されました。

『広大な空と海の謎を探求する。

そんな科学者たちに欠かせない研究道具や生物＝“相棒”を紹介する動画です』

YouTube動画へのリンク

アストロバイオロジークラブ（2023年11月11日）で行ったオンラインセミナーもリンク先からご覧になれます。

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