これは、水田土壌が農閑期に乾燥状態に置かれるため、偏性嫌気性のメタン生成菌の中では特に酸素耐性が高い種が優勢になり、分離される率が高いからだという説もある。最近では、RICEクラスターと言われる難培養性の水田由来のメタン生成菌が多く分離されている。海洋[編集]海洋中では硫酸イオンが豊富に存在するために、堆積物中で発生する水素、ギ酸、酢酸はほとんどが硫酸還元菌によって消費される。そのため、それ以外の基質(例えばメチルアミン、硫化ジメチルなど)を持ってメタン生成菌が生育する。以下の低濃度だと硫酸還元菌が用いるが、高濃度ではメタン生成菌(Methanolobus属)が優先的に利用する。ルーメン[編集]腸内で発酵によって生じる酢酸やプロピオン酸は腸によって吸収される。したがって、それ以外の基質である水素と二酸化炭素およびギ酸がルーメンでは利用される。発生するメタンのうち80%は水素-二酸化炭素由来、20%はギ酸由来である。シロアリ後腸[編集]シロアリ後腸でもルーメンと同じように酢酸はシロアリに吸収される。したがって水素-二酸化炭素を利用するところだが、シロアリの種類によっては水素-二酸化炭素より酢酸生成菌が酢酸を生成する。kJ/mol)が、シロアリ腸内では酢酸生成菌が優占種となるケースが多い。分類[編集]ユーリ古細菌の系統樹。赤線がメタン生成菌より構成される綱、オレンジ線がメタン生成菌を一部含む、またはメタン生成経路を持つ種を含む綱、青線がその他のユーリ古細菌、黒線がその他の生物。矢印はピルバラから発見されたメタンの生成年代。よって1988年に基準が設定されている。以下に最小基準を列記する。rRNA系統解析あるいはDNA-DNA分子交雑法メタン生成菌より構成されるのは、メタノバクテリウム綱、メタノコックス綱、メタノミクロビウム綱、メタノピュルス綱の4綱である。2013年にはテルモプラズマ綱の中にメタン生成を行うものが発見された。いずれもユーリ古細菌である。2015年には、オーストラリアの海底炭層帯水層に含まれていたバチ古細菌門のゲノムから、メタン生成経路が発見された。バチ古細菌門はTACK上門やプロテオ古細菌界と呼ばれるグループに属しており、メタン生成菌の起源がユーリ古細菌分岐以前にさかのぼる可能性が出ている。応用[編集]主にメタンガスを得るバイオリアクターとしての応用が盛んで、エネルギー獲得型廃水処理に用いられている。メタン生成経路は必然的に嫌気性生物処理となり、活性汚泥法など好気性生物処理と比較すると、次のような特徴を持つ。炭素がメタンガスとなるため、余剰汚泥発生率が低い。消化汚泥は安定化され腐敗しにくい。攪拌装置としてガス撹拌ブロワを利用する場合がある。燃料として利用可能な、バイオガスが得られ(利用には、硫化水素やシロキサンを除去する必要がある)滞留時間が長く、極端な還元状態に保たれるため、ほとんどの病原体が死滅する活性汚泥法でよく問題となる、バルキングが発生しない(別原因による発泡現象が固液分離を妨げることがある)硫化水素により、有害な重金属イオンが難溶性の硫化物となって固定・分離されるメタン生成経路の反応速度が遅いため、滞留時間が長くなり、処理装置の容積が大きくなる窒素からアンモニアが生じ、pHが高いと毒性を示すほか、難溶性のMAP結晶が装置内に蓄積する反応維持に必要な有機物濃度が高く、低濃度まで浄化できない。仕上げ工程として好気処理が必要。メタン生成菌の活性が低下すると、揮発性脂肪酸が大量に残留するため、悪臭が発生する主な利用法[編集]排水処理:下水処理場などの嫌気性消化槽や、高濃度有機排水の処理など、含水率95%以上で運用される。廃棄物処理:家畜糞尿などの有機廃棄物をコンポスト化し、ガスも利用する。ドイツで導入例が多く、含水率は90%以上。乾式処理:都市ゴミ(生ゴミと故紙)を高温発酵させる方式。ベルギーやデンマークで開発され、含水率は70%以上。メタン生成菌は増殖速度が小さいため、処理水とともに流亡しないよう、菌体保持に工夫をこらした、各種のメタン発酵リアクターが開発されている。reactor)地球環境への影響[編集]自然環境から大気中に放出されるメタンは温室効果ガスであり(二酸化炭素の20-30倍の温室効果)、地球温暖化への影響が心配されている。二酸化炭素は現在温暖化の原因として悪名高いが、現状の上昇グラフや温暖化への寄与率を考えると二酸化炭素以外の温室効果ガス(メタンを含む亜酸化窒素、オゾン、フロンなど)が50年後には二酸化炭素の温室効果を上回ると考えられている。原始地球においてはメタン生成菌によるメタン放出によって地球大気が暖められ、生命の進化を促したと考えられる。[2][3]またニッケルが減少した事によりメタン生成菌の繁殖が抑えられ、メタンの放出が減り藍藻類が登場して大気中の酸素が増え始めたという説もある[4]。大気中メタンは17世紀以前は一定の量を維持していたが、人口増加や産業革命に伴い増加の一途をたどっている。ここ50年間で発生量は2倍になっており、これは水田や家畜などの寄与率が大きいと考えられる。メタン生成菌の関与しているメタン生成量はZinderのデータによると年間3億〜7億トンである。メタン生成菌非関与の生成量は5千万〜1.5億トンであるからその寄与率の大きさは明らかである。汚泥の除去など有効利用が行なわれる一方、水田や家畜からのメタン発生の抑制を行なう研究が進行中である。水田では稲藁をそのまま投入するより、一度発酵させ堆肥として用いたほうがメタン発生を抑制できるとの研究結果もある。生命の進化史におけるメタン菌[編集]メタン生成菌をはじめ、複数の原核生物が共生することによって真核生物になり、やがて人類へと進化したという説がある[5][6][7]。メタン生成菌を真核生物本体の起源とする説を水素仮説という。地球外生命の可能性[編集]大気の成分にメタンが含まれる惑星や衛星が存在し、地球外生命としてメタン生成菌が存在する可能性がある。事実、初期の原始地球には存在したと考えられ、その子孫が現在のメタン菌であるとされる。アレッサンドロ・ボルタがイタリア北部マッジョーレ湖にて湖のそこから沸きあがってくる気体をガラス瓶に集め、この気体が燃えることを観察した(メタンの発見)。アメリカ合衆国のペインやジョージ・ワシントンもボルタと同様の観察を行なった。パスツール門下のベカンプが微生物によるエタノールの嫌気的分解によりメタンが発生することを確認した。メタン生成はルーメン内でのセルロースの分解と関係の無いことが明らかにされた。バイヤーリンク門下のゼーンゲンによって幾つかのメタン生成菌が観察される。バーカーが寒天亀裂培養法によってメタン菌純粋分離法を確立した(ただし当時分離されたメタン生成菌はまだ混合培養状態であったと考えられている)。フンガーテによって嫌気性菌を大気中で取り扱うガス噴射法、および嫌気性菌のコロニーを寒天上に作らせるロールチューブ法が開発される。細菌であるS菌の混合培養系であることが明らかにされる。(日時は個人設定で未設定ならばUTC)。表示-継承ライセンスの下で利用可能です。追加の条件が適用される場合があります。詳細は利用規約を参照してください。Cookieに関する声明モバイルビュ。