In our laboratory, we focus on environmental remediation research using microorganisms that inhabit aquatic environments (Figure 1). Microorganisms make up approximately 17% of the Earth’s total biomass by carbon weight. This amounts to about one-fifth of plant biomass, roughly 47 times that of animal biomass, and more than a thousand times the biomass of humans. Microbial metabolism is highly diverse: microorganisms not only oxidize and degrade a wide variety of substances, but can also reduce them and synthesize (fix) organic matter from atmospheric carbon dioxide and nitrogen.

The current Earth and its biosphere have been shaped through a transitional equilibrium developed over the vast span of approximately 4 billion years, and this balance is not immutable. In recent years, rapid human activities since the Industrial Revolution have led to various environmental problems, such as global warming, making it increasingly difficult for humanity to maintain a consistently habitable environment. Our research aims to conserve and control urban water environments—from wastewater discharged by cities, through bays, to the open ocean—so that they are maintained in a sustainable and healthy state.

◆私たちの研究室では、特に水環境に生息する微生物を用いた環境浄化研究に取り組んでいます（図1）。地球には、炭素重量換算で地球上のバイオマスの17％を占める微生物が存在します。これは植物バイオマスの1/5、動物バイオマスの約47倍、人間の千倍以上の量にあたります。微生物の代謝は多様で、多様な物質を酸化分解するだけでなく、還元、大気中の二酸化炭素や窒素から有機物等を合成（固定）することもできます。現在の地球と生物は、約40憶年という悠久の時間の中で培われた過渡的な平衡バランスの間に形成されており不変ではありません。近年では産業革命以降の急減な人為活動により地球温暖化に代表される様々な環境問題が顕在化し、人類が住み良い環境を恒常的に保つことが難しくなりつつあります。私たちは、都市の水環境（都市から排出され湾等を通じ外洋に至るまで）を恒常的且つ健全な状態に保全・制御することを目指しています。 

Guided by the key phrase “Think globally, act locally,” we strive to view problems on a global scale while focusing our research on solving specific technical challenges. In our laboratory, we particularly aim to develop environmental remediation technologies using microorganisms that grow in anaerobic environments (Figure 2). Many microorganisms on Earth prefer to live in oxygen-free environments. Humans survive by respiration, in which electrons released during the oxidation of carbohydrates to carbon dioxide are transferred to oxygen and reduced to water.

In the absence of oxygen, microorganisms use a variety of substances as electron acceptors instead of oxygen. This microbial metabolism has given rise to various environmental biotechnologies, such as biogas power generation. In our laboratory, we focus specifically on:

1. Energy-autonomous wastewater treatment using microbial fuel cells, where microorganisms transfer electrons to electrodes instead of oxygen, and
   
   

2. Groundwater remediation using microorganisms that respire using organic halogens instead of oxygen.
   
   

◆Think globally, act locallyをキーフレーズに、問題を地球規模で大きくとらえる一方、研究テーマとしては具体的な技術課題の解決に取り組むよう心掛けています。本研究室では、特に嫌気環境で生育する微生物を用いた環境浄化技術の確立を目指しています（図2）。地球には酸素のない環境を好んで生きる微生物が数多く存在しています。私たち人間は、炭水化物を二酸化炭素へ酸化する過程で放出した電子を酸素に受け渡し水に還元する呼吸により生きています。無酸素環境では、微生物が酸素に代わる電子の受容体として多様な物質を用いており、この微生物代謝はバイオガス発電等の様々な環境バイオテクノロジーを生み出しています。私たちの研究室では、特に、①酸素に代わって電極へと電子を回収する微生物燃料電池を用いた廃水処理のエネルギー自立化、そして、②酸素のかわりに有機ハロゲンを用いて呼吸する微生物による地下水浄化研究に取り組んでいます。