火山熱水噴出孔に生息する深海環境のヒルがヒ素と硫化物を細胞内で中和する仕組みを解明(Deep Sea Worm Fights ‘Poison With Poison’ to Survive High Arsenic and Sulfide Levels)

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2025-09-01 中国科学院(CAS)

Web要約 の発言:
中国科学院海洋研究所の李超倫研究員らは、西太平洋の深海熱水噴出孔に生息する環形動物 Paralvinella hessleri が、ヒ素と硫化物を細胞内で結合させ「オーピメント(雄黄)」という鉱物を形成し、毒性を軽減する独自の解毒戦略を持つことを解明した。研究成果は『PLOS Biology』に掲載。熱水噴出孔の高温・高毒環境に唯一生息する本種は、体重の1%以上をヒ素として蓄積する場合もある。顕微鏡・分光分析などを用いた結果、皮膚細胞内でヒ素粒子が硫化物と反応して鮮やかな黄色の球状鉱物を生成することが確認された。この「毒をもって毒を制す」仕組みにより極限環境下での生存が可能となっている。類似の適応は他の環形動物や一部の貝類にも見られる可能性があり、研究者は有毒元素と海洋無脊椎動物の相互作用を再考する契機になると指摘している。

火山熱水噴出孔に生息する深海環境のヒルがヒ素と硫化物を細胞内で中和する仕組みを解明(Deep Sea Worm Fights ‘Poison With Poison’ to Survive High Arsenic and Sulfide Levels)
Image of the alvinellid worm, Paralvinella hessleri. A P. hessleri specimen with buccal tentacles extroverted, lateral view. Note that the animal has a bright yellow color. (Credit: Wang H, et al., 2025, PLOS Biology, CC-BY 4.0)

<関連情報>

深海熱水噴出孔のワームは砒素と硫黄を、砒黄(As₂S₃)の細胞内生体鉱化作用によって解毒する A deep-sea hydrothermal vent worm detoxifies arsenic and sulfur by intracellular biomineralization of orpiment (As2S3)

Hao Wang,Lei Cao,Huan Zhang,Zhaoshan Zhong,Li Zhou,Chao Lian,Xiaocheng Wang,Hao Chen,Minxiao Wang,Xin Zhang,Chaolun Li
PLOS Biology  Published: August 26, 2025
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003291

Abstract

The alvinellid worm Paralvinella hessleri is the only animal that colonizes the hottest part of deep-sea hydrothermal vents in the west pacific. We found P. hessleri accumulates exceptionally high level of toxic element arsenic (>1% of wet weight) and tolerated elevated concentrations hydrogen sulphide. Using advanced microscopy, elementary analysis, and genomics and proteomics approaches, we identified a previously unrecognized arsenic-sulfide biomineralization process in P. hessleri. Our data suggest that arsenic accumulates within epithelial cell granules, where it likely reacts with sulphide diffused inward from the hydrothermal vent fluid, resulting in the intracellular formation of orpiment (As₂S₃) minerals. In this “fighting poison with poison” manner, the highly toxic arsenic and sulphide were simultaneously detoxified in the form of orpiment minerals within the intracellular granules of the single layer of epithelial cells. This process represents a remarkable adaptation to extreme chemical environments. Our study provides new insights into understanding animals’ environment adaptation mechanisms and the diversity and plasticity of biomineralization.

生物環境工学
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