溶岩の上の生命:微生物が新しい生息地をどのように開拓するか(Life on lava: How microbes colonize new habitats)

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2025-12-18 アリゾナ大学

アリゾナ大学の研究チームは、アイスランドのファグラダルスフィヤットル火山の噴火に伴い新たに形成された溶岩流をフィールド調査し、微生物が極めて貧栄養・乾燥環境の溶岩上にどのように定着するかを解明した。溶岩は冷えた直後は無菌であり、生物が存在しない「白紙」の状態だが、DNA解析と機械学習を用いた微生物コミュニティの起源解析により、初期のコロナイザー(開拓者)は主に周囲土壌や大気中のエアロゾル由来であることが示された。その後、雨水が主要な微生物供給源となり、季節を経るごとに種組成が安定化した。また、生物多様性は噴火後1年で一旦増加し、その後冬季の環境変化により特定耐性種へと収斂した。今回の研究は、一次遷移として微生物が新形成の岩石環境にコロナイズする過程のメカニズムを高解像度で明らかにしたものであり、地球外生命の可能性や火星の居住可能性の評価にも示唆を与える。

<関連情報>

アイスランドのファグラダルスフィヤル火山の3回の噴火は、微生物群集の急速かつ予測可能な形成を示している Three eruptions at the Fagradalsfjall Volcano in Iceland show rapid and predictable microbial community establishment

Nathan Hadland,Christopher W. Hamilton,Snædís Björnsdóttir & Solange Duhamel
Communications Biology  Published:24 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-025-09044-1

溶岩の上の生命:微生物が新しい生息地をどのように開拓するか(Life on lava: How microbes colonize new habitats)

Abstract

How natural environments transition from uninhabited to inhabited is an incompletely understood question in ecology. We leverage the 2021–2023 Fagradalsfjall eruptions in Iceland as a natural experiment, tracking microbial colonization on the new lava over three years, including lava that had solidified only hours before collection. Samples were collected from fixed sites biweekly for the 2021 eruption phase and then at multiple time points over the next three years, resulting in a unique temporal dataset for primary succession. As the same system erupted again in 2022 and 2023, we were able to monitor a natural ecological triplicate. We use multiple lines of evidence to demonstrate dynamic but predictable community assembly processes. We use alpha and beta diversity, phylogenetic null modeling, taxa volatility, and Bayesian source tracking to propose a two-stage process: (1) rapid establishment of a variable microbial assemblage, followed by (2) stabilization after winter onset. A random forest regression model, trained on 2021 eruption microbial community data, accurately predicts the successional stage in the 2022 and 2023 eruptions. This study underscores the dynamic and predictable nature of microbial colonization in harsh environments, offering insights into primary succession and its role in shaping Earth’s ecosystems.

生物環境工学
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