The microbial nexus: linking arsenic biogeochemistry with greenhouse gas emissions

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Microbiologists and biogeochemists studying GHG-emission hotspots can use these mechanistic pathways to refine models of natural emissions.

微生物は、ヒ素（As）の生物地球化学的循環と、自然に高濃度のAsを含む環境でしばしば観察される著しく異常な温室効果ガス（GHG）レベルとの両方を駆動する上で極めて重要な役割を果たすが、これらの二つのプロセス間の機構的な連関は依然として十分に特徴付けられていない。本レビューは、Asの微生物変換（酸化、還元、およびメチル化/脱メチル化）と、CH 4 、N 2 O、CO 2 の三つの主要な温室効果ガスとの間の相互作用に関する包括的な統合を提示する。まず、Asの酸化還元変換、CH 4 酸化とメタン生成、独立栄養性CO 2 固定、および脱窒駆動型N 2 O生成を支配する主要な微生物分類群と分子機構を要約する。この機構的基盤に基づき、実験的および環境的に検証された四つの連関を解明する。すなわち、(1) As(V)還元と共役した直接的なメタン酸化（AOM-AsR）であり、嫌気的/好気的メタン酸化中のヒ素動員を駆動する分子機構とその環境への影響を強調するもの、(2) 脱窒と共役した直接的なAs(III)酸化であり、Asと窒素の循環を結び付け、不完全脱窒がN 2 Oの重要な生物学的発生源として機能するもの、(3) 独立栄養性炭素固定を駆動する直接的なAs(III)酸化であり、多様な環境にわたって潜在的な地域規模の正味の炭素吸収源を提供するもの、および(4) Asのメチル化/脱メチル化と地球化学的動員によって媒介される間接的なフィードバックであり、解毒駆動型のAs化学種の変化と局所的な毒性が下流のメタン生成微生物群集とCH 4 フラックスを間接的に調節するもの、である。最後に、これらの微生物駆動型連関の根底にある特定の分子経路と多元素相互作用に関する重要な知識ギャップを特定し、より深い機構的解明に焦点を当てた将来の研究の方向性を提案する。全体として、本レビューは、特定の環境ニッチにおけるAsの生物地球化学とGHG動態の間の複雑な相互作用を理解するための堅牢な科学的基盤を提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Microorganisms play a pivotal role in driving both arsenic (As) biogeochemical cycling and the significantly anomalous greenhouse gas (GHG) levels frequently observed in naturally high-As environments; however, the mechanistic coupling between these two processes remains insufficiently characterized. This review presents a comprehensive synthesis of the interplay between microbial transformations of As (oxidation, reduction, and methylation/demethylation) and three major greenhouse gases—CH 4 , N 2 O, and CO 2 . We first summarize the key microbial taxa and molecular mechanisms governing As redox transformation, CH 4 oxidation and methanogenesis, autotrophic CO 2 fixation, and denitrification-driven N 2 O production. Building on this mechanistic foundation, we elucidate four experimentally and environmentally validated linkages, including (1) direct methane oxidation coupled with As(V) reduction (AOM-AsR), highlighting the molecular mechanisms that drive arsenic mobilization during anaerobic/aerobic methane oxidation and their environmental implications; (2) direct As(III) oxidation coupled with denitrification, linking the As and nitrogen cycles, wherein incomplete denitrification acts as a significant biological source of N 2 O; (3) direct As(III) oxidation driving autotrophic carbon fixation, offering a potential regional net carbon sink across diverse environments; and (4) indirect feedbacks mediated by As methylation/demethylation and geochemical mobilization, where detoxification-driven shifts in As speciation and local toxicity indirectly regulate downstream methanogenic communities and CH 4 fluxes. Finally, we identify critical knowledge gaps regarding specific molecular pathways and multi-element interactions underlying these microbially driven couplings, and propose future research directions centered on deeper mechanistic elucidation. Overall, this review provides a robust scientific foundation for understanding the complex interplay between As biogeochemistry and GHG dynamics in specific environmental niches.

• crossref https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1818899first seen 2026-05-30 05:31:11 · last seen 2026-06-12 05:44:41