熱湯で目覚める深海の酵素。生命の進化を解く「太古の仕組み」が明らかに

生卵をお湯に入れると、白身のタンパク質は熱によって固まり、元には戻りません。熱に弱く壊れやすいのが生体物質の常識です。

しかし深海の底には、沸騰寸前の熱水の中で平然と働き続ける頑丈な酵素がありました。

ドイツのマックス・プランク海洋微生物学研究所などの研究チームは、熱水が噴き出す深海底に棲む古細菌から、極めて熱に強い酵素を取り出すことに成功しました。成果は2026年9月に学術誌で発表されています。

対象となった酵素は「ニトロゲナーゼ」と呼ばれ、空気中の頑丈な窒素ガスを植物などが使えるアンモニアへと変換する役割を担います。

ところが今回の酵素は、90度になって初めて崩れ始め、98度の環境でも形を保ちました。驚くべきことに室温では働かず、熱湯のような高温になって初めてアンモニアを作り出すといいます。

なぜ、これほどまでに熱へ耐えられるのでしょうか。研究チームは酵素が壊れないよう酸素を完全に遮断した状態で結晶化させ、フランスの大型放射光施設を使って極めて微細なレベルで形を調べました。

判明したのは、現代の多様な酵素の特徴をすべて併せ持つ、きわめて原始的な姿でした。ニトロゲナーゼには金属の配合によって3つの系統が存在しますが、この酵素はそのすべての特徴を兼ね備えていたのです。

あらゆる系統が枝分かれする前の、祖先の姿を色濃く残していると考えられます。無駄を削ぎ落としたシンプルな骨格こそが、過酷な深海で壊れずに働くための鍵だったのかもしれません。

さらに研究チームは、モリブデンを含む酵素としては世界で初めて、反応の途中段階を捉えることにも成功しました。生命がどのように窒素の強い結合を切り離しているのか、共通の仕組みを解き明かす大きな手がかりになります。

現在、化学肥料の原料となるアンモニアの合成には、膨大な化石燃料と高圧のエネルギーが消費されています。

過酷な環境でたくましく働く深海酵素の知恵を学ぶことは、将来、環境負荷の少ないクリーンな肥料や燃料を作り出す技術へとつながっていくのではないでしょうか。