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一酸化二窒素
(N2O)


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一酸化二窒素 (N2O)
温室効果
  • 一酸化二窒素(亜酸化窒素)は、大気中に微量存在している。
  • CO2の約300倍の温室効果を持つ。
  • 農地への肥料の過剰投与や家畜の排泄物で大量に発生する。



分解する微生物を発見
  • 2011年、北海道大学の石井聡助教と東京大学の妹尾啓史教授らのチームは、土壌中でできる温暖化ガスの一酸化二窒素(亜酸化窒素)だけを分解して無害な窒素に変える微生物を見つけた。
  • この微生物を取りだして培養することにも成功した。
  • 水田や畑にまけば、二酸化炭素(CO2)とメタンに次ぐ第3の温暖化ガスである一酸化二窒素の発生を抑えられる可能性がある。
  •   見つけたのは水田の土壌中に住むハーバスピリダム屬に分類される微生物の一種。
  • 研究チームは、まず様々な微生物を含む土を一酸化二窒素の濃度を高めた空気中に入れ、細胞分裂を阻害する薬品を加えた。すると、盛んに細胞分裂していたハーバスピリダム屬の微生物だけが阻害剤に反応し、円形から線状に変形した。変形した細胞を1つずつ採取して培養した。
  • さらに、硝酸を含む空気のなかで微生物を培養し、硝酸濃度の変化を測定した。硝酸濃度が低くなった微生物を除外。一酸化二窒素だけを分解する微生物を分離できた。
  • この微生物を畑や水田にまいた場合、硝酸の分解が抑えられ、肥料のやり過ぎで起こる土壌の酸性化が抑えられる。



亜酸化窒素を作る酵素
呼吸の進化を解明

2010年、理化学研究所や京都大学、金沢大学などのグループは酸素呼吸する以前の太古の微生物「脱窒素細菌」の呼吸に必要な酵素の立体構造を解明した。

この酵素は微生物が呼吸で温暖化ガスの一種「亜酸化窒素」を作る際に働く。

生物が地球環境に合わせて呼吸を進化させたメカニズム解明に近づく。
  • 成果は11/25のサイエンス(電子版)に掲載

立体構造が分かったのは

脱窒細菌の細胞膜にある「一酸化窒素還元酵素(NOR)」。
  • 同細菌は窒素酸化物を窒素に還元する際に生体の活動に必要なエネルギーを取り出す。
  • NORはこの反応の中で一酸化窒素を亜酸化窒素に変換する役割を持つ。
  • NORは結晶にするのが難しいため、これまで構造解析ができなかった。
  • チームは抗体を使ってNORを結晶にしてSPrig8で解析した。
  • これまでも酸素呼吸に必要な酵素の立体構造は知られており、NORはそれと似た構造をしていた。



 温暖化ガス
2015年、東京大学の妹尾啓史教授と磯部一夫助教らは、

農地にまいた肥料を分解して温暖化ガスの「一酸化二窒素」に変える微生物を土の中から見つけた。


一酸化二窒素は二酸化炭素の約300倍の温室効果があり、オゾン層の破壊に関わっている。


 
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