Nitrogen cycle related microbes【窒素循環に関わる微生物】

Nitrogen is an essential nutrient for all of us. It is a part of meat (proteins) and some vitamins. Nitrogen is transformed from atmospheric nitrogen gas (N2) to important nutrients (such as ammonium and nitrate) in soils and plants. Some of these nutrients in soils are used by soil microbes and transformed back to N2 or other gases. 

These processes are known as nitrogen cycle and as I have already described, many of the processes are controlled by soil microbes. Thus, we need to study them more. 

The diagram may look very complicated, but it is a simple version of the nitrogen cycle. The word "N" means nitrogen and as we can see, N can have different chemical forms. 

On each arrow, you can see an italic word (e.g., nifH, norB). These are names of genes in charge of the processes. We have to study each gene to understand the nitrogen cycle fully. 

Also, each process is performed by hundreds of thousands of microbes (but not all of the microbes in soils). Therefore, understanding or even evaluating the nitrogen cycle in soils is so hard. 

We aim to understand the balance between the genes particularly in places such as wastelands or contaminated lands because then we can understand how we efficiently recover good soils and plants on those sites. 


窒素は私達にとって必須な栄養素です。私達の体(肉)や必要なビタミンの一部は窒素です。窒素は、空気の中の窒素ガスが土や植物の中のアンモニアや硝酸といった物質に変換されることで、我々人間も栄養として取り入れることが出来ます。そして、アンモニアや硝酸の一部は、土の中の微生物の力によって、ガスとなり、空気へとリサイクルされるわけです。

こういった循環のことを窒素循環と呼びます。既に説明したとおり、窒素循環には微生物が大きな影響を及ぼしています。ですので、微生物と窒素循環の関わりを研究することは重要なのです。

この図は、とても複雑ですね。でもこれはシンプルなバージョンの窒素循環を表す図です。Nというアルファベットは窒素を表していますので、Nがいろいろ形を変えて循環していることが見て取れます。

それから、それぞれの矢印の上に斜体の文字があります(nifHとかnorBなど)。これらは、この反応をつかさどる遺伝子です。それぞれの遺伝子を研究することで窒素循環がよりよくわかってきます。

しかし、それぞれの遺伝子は、何百何千という微生物によって制御されています。しかし土の中の微生物すべてかこれら遺伝子を持っているわけではないのです。窒素循環の研究が非常に複雑であることがわかってきたでしょうか。

私達は、これら遺伝子のバランスを、荒廃地や汚染された土壌などで調べています。こういったことがわかれば、良い土や植物をこのような場所で回復する手がかりが得られると考えているからです。
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