有機地球化学の教科書 Textbooks of Organic Geochemistry

たまに「有機地球化学の教科書でオススメを教えてほしい」的なことを聞かれるので、個人的にオススメな教科書（＋α）をリスト化して、一言紹介やリンクを載せておきます。生物的な有機地球化学がメインです。有機物そのものの物質循環（特に海洋）に関するものが多いかもしれません。新しく見つけたり、思い出したりしたら、適宜追加します。

・地球化学講座４「有機地球化学」
・Chemical Biomarkers in Aquatic Ecosystems
・Geochemistry of Marine Sediments
・Marine Geochemistry
・Ocean Biogeochemical Dynamics
・Biogeochemistry of Marine Dissolved Organic Matter
・Photobiogeochemistry of Organic Matter
・The Biomarker Guide, 2nd edition
・Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science, 2nd Edition
・Treatise on Geochemistry, 1st Edition


＜1. 日本語 Japanese＞

1-1. 地球化学講座４「有機地球化学」
石渡良志・山本正伸 編
培風館、290ページ、2004年
http://www.geochem.jp/qanda/textbook.html
→日本語では、やはりこれがまとまっていて使いやすい（というか今のところ他にあまり思いあたらない）。有機物の同位体組成に重要な、生物代謝による同位体分別に関しては、同シリーズの「生物地球化学」も参考になる。


＜2. 英語 English＞

2-1. Chemical Biomarkers in Aquatic Ecosystems
Thomas S. Bianchi, Elizabeth A. Canuel
Princeton University Press, 392 pp. (2011)
http://press.princeton.edu/titles/9501.html
→水圏の有機地球化学について、重要な情報がコンパクトにまとまっている。しかも2011年と新しい。糖、アミノ酸、核酸、脂肪酸、イソプレノイド脂質、炭化水素脂質、極性脂質、光合成色素、リグニン、人為起源有機分子と、有機分子グループごとの章立てが便利。

2-2. Geochemistry of Marine Sediments
David J. Burdige
Princeton University Press, 630 pp. (2006)
http://press.princeton.edu/titles/8339.html
→海洋堆積物の地球化学の教科書。7割くらいは有機物について書かれている。特に、海洋堆積物表層での初期続成が主なトピック。わりとマニアックな本だとは思うけれど、博士課程のときに海洋堆積物中アミノ酸の研究を進めていった中で、個人的に最もお世話になった教科書だと思う。

2-3. Marine Geochemistry
Schulz, Horst D., Zabel, Matthias (Eds.)
Springer, 574 pp. (2006)
http://www.springer.com/earth+sciences+and+geography/geochemistry/book/978-3-540-32143-9
→これも海洋堆積物の地球化学の教科書。有機物に関しての記述は2～3割ぐらいで、海洋堆積物深部も含まれ、上記『Geochemistry of Marine Sediments』よりも広い範囲を扱う。海洋堆積物の有機物（＆地球化学一般）に関しては、この2冊を相補的に使うとバランスよく学べると思う。

2-4. Ocean Biogeochemical Dynamics
Jorge L. Sarmiento, Nicolas Gruber
Princeton University Press, 526 pp. (2006)
http://press.princeton.edu/titles/8223.html
→海洋生物地球化学の教科書で、4章（海洋表層での有機物生産）、5章（海水中での有機物の輸送・分解）、6章（堆積物中での有機物分解）が、特に有機物に関係が深い。「謎解きしていく構成」と「定量的な議論」の2点が、教科書として素晴らしい。詳しくは、2013年1月に書いた紹介を参照。

2-5. Biogeochemistry of Marine Dissolved Organic Matter
Dennis A. Hansell, Craig A. Carlson (Eds)
Elsevier, 774 pp. (2002)
http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123238412
→海洋溶存態有機物（DOM）の教科書。僕もまだ読み終えていない章が多いけれど、分析法、化学＆同位体組成、反応プロセスなど、海洋DOMの様々なトピックがまとまっている。

2-6. Photobiogeochemistry of Organic Matter
Khan M.G. Mostofa, Takahito Yoshioka, Abdul Mottaleb, Davide Vione (Eds)
Springer, 917 pp. (2013)
http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-32223-5/page/1
→主に水圏のDOMの光化学反応や微生物プロセスについて、膨大な情報がまとめられている。しかも2013年と新しい。僕もまだ全然読んでいないけれど、1章（水圏DOMの概論）だけでも137ページあり、かなり勉強になりそう。

2-7. The Biomarker Guide, 2nd edition
K. E. Peters, C. C. Walters, J. M. Moldowan
Cambridge University Press, Volume 1-2 (2004)
http://ebooks.cambridge.org/ebook.jsf?bid=CBO9780511524868
http://ebooks.cambridge.org/ebook.jsf?bid=CBO9781107326040
→主に脂質バイオマーカー、特に石油関連の有機地球化学の記述が詳しい。1巻は、バイオマーカーと石油の基礎、および環境汚染研究と考古学におけるバイオマーカーについて。2巻は、石油探査と地球史研究におけるバイオマーカーについて。個人的には辞書的に使っている。

2-8. Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science, 2nd Edition
Robert Michener, Kate Lajtha (Eds)
Wiley-Blackwell, 594 pp. (2007)

http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1405126809.html

→有機地球化学というより、同位体生態学・環境科学の教科書。植物や動物など生物の安定同位体組成について詳しい解説があり、有機物の安定同位体組成を理解する上で勉強になる。化合物レベル同位体組成分析の章（14章）もある。

2-9. Treatise on Geochemistry, 1st Edition
Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian (Eds)
Elsevier, Volume 1-9 (2003)
http://www.sciencedirect.com/science/book/9780080437514
→地球化学のぶ厚いレビュー論文集（全9巻！）。有機地球化学に関連する章としては、1-10（隕石有機物）、4-03（メタン生物地球化学）、5-10（淡水溶存態有機物）、6-04（海洋生物ポンプ）、6-06（現世海洋有機物）、6-15（アルケノン古水温計）、7-02（堆積物有機物分解）、7-08（石炭）、7-09（石油＆ガス）、8-03（炭化水素バイオマーカー）、8-05（海洋一次生産）、8-06（陸域一次生産）、8-07（陸域有機物分解）、8-09（炭素循環の地球史）、8-10（現世の炭素循環）、9-12（揮発性炭化水素汚染）、9-13（高分子＆熱分解炭化水素汚染）、9-14（ハロゲン化炭化水素）、など。
　ちなみにもうすぐ（2013年末？）、全16巻に増量した2nd Editionが出版される。新たに「Organic Geochemistry」の巻が新設され、OさんTさんCさんらも執筆している。


＜おまけ＞

・ROG特集号「有機化合物の安定同位体比を用いた有機地球化学的研究の発展とその応用」
力石嘉人・大場康弘 編
日本有機地球化学会、2010年＆2011年
http://www.ogeochem.jp/publication_sp.html
→教科書ではなく、和文学会誌の特集号だけど、有機分子の化合物レベル同位体組成分析に関して、役立つ総説が数多く載っている。PDFが公開されており、ダウンロードできる。

・オススメ論文紹介（有機分子プロキシ） 
あと2012年には、当時所属していた横山研のBlogの方に、「有機分子プロキシに基づいた古環境復元について」と題して、オススメ論文（主にレビュー論文）も挙げておいたので、そのリンクも貼っておきます。
http://lams-yokoyama.blogspot.com/2012/04/organic-molecular-proxies-2012417.html

学術書の覚書 [Microbial Ecology of the Oceans, 2nd Edition] (Chapter 1-5)

Microbial Ecology of the Oceans, 2nd Edition
David L. Kirchman (Editor)
Wiley-Liss, 620 pp. (2008)

海洋微生物生態学の教科書。微生物学の知識を元々あまり持っていなかったので、この本から得た知識は、自分の中ではかなり重要でした。海洋の微生物や生物地球化学を扱う人には、非常にオススメです。M2の時に買って、こつこつ読み進めて、D3になってようやく読み終えました。各章のメモをまとめておきます。今回はとりあえず1-5章。（後の章もそのうち）

以前にこのBlogにも紹介を載せた『Ocean Biogeochemical Dynamics』（Sarmiento and Gruber, 2006）では、生物学的な話はかなりさらっと扱われていたので、本書と合わせて読むことで、海洋物質循環の物理/化学/生物の各側面について、バランスよく知識を得られたかなと思います。

また、本書の随所に「1st Editionも面白いから合わせて読むように」と書いてあったので、1st Editionも買いました。確かに、内容がかぶってない部分も多いので、こちらもぼちぼち読んでいこうと思います。（でもそのうち3rd Editionが出たりするんでしょうか…）

1 INTRODUCTION AND OVERVIEW (David L. Kirchman)

・各章のエッセンスとつながりを示す導入部。おおよそ100マイクロメートルより小さい“生物”（ウイルスも含む）を微生物として扱うと定義して、機能に基づく分類（一次生産、従属栄養、窒素固定etc）で説明している。

2 UNDERSTANDING ROLES OF MICROBES IN MARINE PELAGIC FOOD WEBS: A BRIEF HISTORY (Evelyn Sherr and Barry Sherr)

・海洋微生物生態学の科学史。1950年以前→1950-1975年→1970-80年代→1990年から現在という4段階に分けて、特に海洋食物網における従属栄養微生物の役割について、その描像の変化を説明している。
・1950年以前に既にWaksman (1934) やZoBell (1946) らによって、海洋生物地球化学循環における微生物の重要性は予見されていたけれど、手法の制約のせいで仮説の検証にまでは至らなかった。
・その後、Pomeroy (1974, BioScience) によって当時までの知見がまとめられ、海洋物質循環の大部分は、藻類→動物という生食連鎖ではなく、微生物が担っていることが示された。
・1970年代後半から1980年代前半にかけて、蛍光顕微鏡による菌数カウントや放射性同位体トレーサー取込速度の定量法などの新技術が発達し、Azam et al. (1983, MEPS) らによる「微生物ループ」という新パラダイムの提唱に至る。
・そして1990年代に入り、Giovannoni et al. (1990, Nature) に始まる、16S rRNA遺伝子などを用いた分子生物学的研究が、海洋微生物学の主流になっていく。

3 BACTERIAL AND ARCHAEAL COMMUNITY STRUCTURE AND ITS PATTERNS (Jed A. Fuhrman and Ake Hagstrom)
・海洋のバクテリアとアーキアの群集組成について。まず単離培養されたものから未培養のものまで代表的な“種”について記述した後、多様性の指標、群集構造の制御要因、群集組成の時空間変動の知見を紹介している。
・伝統的に単離培養されてきたバクテリアとしては、Roseobacter、VibrioなどのGammaproteobacteria、Bacteroidetes、Cyanobacteriaを挙げ、最近培養に成功したバクテリアとしては、SAR11（Pelagibacter ubique）を紹介。未培養バクテリアとしては、SAR86、SAR92、Actinobacteria、SAR116、SAR202、Marine Group A、Marine Group B、Betaproteobacteriaを紹介している。アーキアの項目ではCrenarchaeota（2008年以降の分類法では主にThaumarchaeota）の説明がメイン。
・微生物の“種”の定義としては、問題はいくつか挙げながらも、16S rRNA遺伝子の相同性（97%以下なら別種）に基づく分類を使って、とりあえず話を進めている。生物多様性の要素としては豊富度（richness）と均等度（evenness）の二つがある。
・群集構造の制御要因としては、栄養などのボトムアップな制御、捕食・ウイルス感染などのトップダウンな制御、微生物相互作用などの横道制御がある。
・群集組成の時間的変動では、特に季節変動が様々な手法で検出されている。空間的変動としては、マイクロメートルスケール、全球スケール、渦スケールで不均質性がみられる。低緯度ほど種の豊富度が高い？　深海も意外と不均質で、（おそらく沈降有機物に対応して）パッチ状に分布しているらしい。

4 GENOMICS AND METAGENOMICS OF MARINE PROKARYOTES (Mary Ann Moran)

・海洋原核生物のゲノミクスとメタゲノミクスについて。まず（メタ）ゲノミクスの手法の基礎について説明した後、海洋微生物学における応用例を紹介して、将来展望を議論している。
・（メタ）ゲノミクスの研究は、DNA断片の塩基配列決定→断片からゲノム再構築→遺伝子をコードする領域の探索→オペロンの同定→遺伝子機能のアノテーションという流れになる。海洋メタゲノミクスでは、塩基配列決定の際に様々な断片サイズが用いられてきた（BACベクター、フォスミドベクター、ショットガンシークエンシング、パイロシークエンシングなど）。
・海洋微生物学における（メタ）ゲノミクスの重要性としてはまず、遺伝子配列から環境中の新たなプロセスを発見する「逆・生物地球化学」（reverse biogeochemistry）がある（この言葉自体は全然普及していないようだけど…）。プロテオロドプシンを用いた光従属栄養代謝、アーキアによるアンモニア酸化などの発見が有名。
・もう一つの重要性は、海洋中の既知のプロセスや相互作用について、代謝反応レベルまで詳細な情報が得られること。筆者は「環境還元主義」（environmental reductionism）と呼んでいる。
・最近はデータが増えてきたので、比較ゲノミクスや比較メタゲノミクスの研究が盛んになってきた。特に物質循環に重要な遺伝子の分布がよく調べられてきた。執筆時点でゲノムが読まれている海洋原核生物について、様々な機能遺伝子の有無を表として掲載している。
・将来の展望としては、塩基配列決定の高速化はもちろん、シングルセルゲノミクスやメタプロテオミクス、メタトランスクリプトーミクス、環境マイクロアレイの発展が期待される。

5 PHOTOHETEROTROPHIC MARINE PROKARYOTES (Oded Beja and Marcelino T. Suzuki)

・光従属栄養な海洋原核生物について。通性光従属栄養なシアノバクテリア、好気的非酸素発生型光合成（AAnP）バクテリア、プロテオロドプシンの三つを紹介。
・シアノバクテリアは一般的には光独立栄養生物として認識されているけど、SynechococcusもProchlorococcusも、有機物を取り込んで細胞の生産に利用できることが分かっている。尿素、DMSP、核酸、アミノ酸など。14C-ロイシン取込などを用いた従属栄養活性の推定は、解釈に注意が必要かもしれない。有機物を介したシアノバクテリア－従属栄養生物間の相互作用も重要かもしれない。
・AAnPバクテリアは、その名の通り、酸素に富む環境に棲んでいるけれど、酸素を発生させない光合成を行う。独立栄養的な生活はできない模様なので、光従属栄養。1970年代からその存在は指摘されていたけど、2000年になって遠洋域で再発見されて、注目を集めるようになった。有光層の全菌数の10%近くを占めるとも言われるけれど、バイオマスや物質循環における重要性については、まだ議論が続いている。Roseobacterなどが有名だけど、様々な系統のバクテリアがAAnPをできるらしい。
・プロテオロドプシンは、光駆動のプロトンポンプ。プロテオロドプシンによって作られたプロトン濃度勾配は、ATP合成、つまりエネルギー産生に利用できる。炭素固定は伴わないので、光従属栄養となる。好塩性アーキアが類似の機構（バクテリオロドプシン）を使うことは、昔から知られていた。プロテオロドプシン遺伝子を持つ原核生物が海洋中に大量にいることは、これも2000年に海洋メタゲノム解析から発見された。SAR86やSAR11などのバクテリアが持っているらしい。バイオマスや物質循環、エネルギーフラックスに対する寄与については、まだ議論が続いている。

特に気になった新着論文 2013年7月 New Papers (July 2013)

1.    What caused the long duration of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum?

Zeebe, R.E.

Paleoceanography. Accepted manuscript online: 1 JUL 2013, DOI: 10.1002/palo.20039

2.    Regional variation in the particulate organic carbon to nitrogen ratio in the surface ocean

Martiny, A.C., Vrugt, J.A., Primeau, F.W., Lomas, M.W.

Global Biogeochemical Cycles. Accepted manuscript online: 3 JUL 2013, DOI: 10.1002/gbc.20061

3.    Deep-Sea Bioluminescence Blooms after Dense Water Formation at the Ocean Surface

Tamburini, C., Canals, M., Durrieu de Madron, X., Houpert, L., Lefèvre, D., et al.

PLoS ONE 8, e67523. Published: July 10, 2013

4.    Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter

Rinke, C., Schwientek, P., Sczyrba, A., Ivanova, N.N., Anderson, I.J., et al.

Nature. Published online 14 July 2013, doi:10.1038/nature12352

5.    Export of submicron particulate organic matter to mesopelagic depth in an oligotrophic gyre

Close, H.G., Shah, S.R., Ingalls, A.E., Diefendorf, A.F., Brodie, E.L., Hansman, R.L., Freeman, K.H., Aluwihare, L.I., Pearson, A.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Published online July 15, 2013, doi: 10.1073/pnas.1217514110

6.    Exploration of intramolecular 13C isotope distribution in long chain n-alkanes (C11-C31) using isotopic 13C NMR

Gilbert, A., Yamada, K., Yoshida, N.

Organic Geochemistry. Available online 15 July 2013, doi:10.1016/j.orggeochem.2013.07.004

7.    Patterns of new versus recycled primary production in the terrestrial biosphere

Cleveland, C.C., Houlton, B.Z., Smith, W.K., Marklein, A.R., Reed, S.C., Parton, W., Del Grosso, S.J., Running, S.W.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Published online before print July 16, 2013, doi: 10.1073/pnas.1302768110

8.    Localized refractory dissolved organic carbon sinks in the deep ocean

Hansell, D.A., Carlson, C.A.

Global Biogeochemical Cycles. Accepted manuscript online: 18 JUL 2013, DOI: 10.1002/gbc.20067

9.    Pandoraviruses: Amoeba Viruses with Genomes Up to 2.5 Mb Reaching That of Parasitic Eukaryotes

Philippe, N., Legendre, M., Doutre, G., Coute, Y., Poirot, O., Lescot, M., Arslan, D., Seltzer, V., Bertaux, L., Bruley, C., Garin, J., Claverie, J.-M., Abergel, C.

Science 341, 281–286. 19 July 2013

10.  Importance of Microbial Soil Organic Matter Processing in Dissolved Organic Carbon Production

Malik, A., Gleixner, G.

FEMS Microbiology Ecology. Accepted manuscript online: 19 JUL 2013, DOI: 10.1111/1574-6941.12182

11.  Intragenomic heterogeneity in 16S rRNA genes causes overestimation of prokaryotic diversity

Sun, D.-L., Jiang, X., Wu, Q.L., Zhou, N.-Y.

Applied and Environmental Microbiology. Published ahead of print 19 July 2013, doi: 10.1128/AEM.01282-13

12.  Coupled nitrate nitrogen and oxygen isotopes and organic matter remineralization in the Southern and Pacific Oceans

Rafter, P.A., DiFiore, P.J., Sigman, D.M.

Journal of Geophysical Research: Oceans, Accepted manuscript online: 24 JUL 2013, DOI: 10.1002/jgrc.20316

13.  Stable carbon isotopes of C3 plant resins and ambers record changes in atmospheric oxygen since the Triassic

Tappert, R., McKellar, R.C., Wolfe, A.P., Tappert, M.C., Ortega-Blanco, J., Muehlenbachs, K.

Geochimica et Cosmochimica Acta 121, 240–262. available online 24 July 2013

14.  Autonomous Application of Quantitative PCR in the Deep Sea: In situ Surveys of Aerobic Methanotrophs using the Deep-sea Environmental Sample Processor

Ussler, W., Preston, C., Tavormina, P., Pargett, D., Jensen, S., Roman, B., Marin, R., Shah, S.R., Girguis, P.R., Birch, J., Orphan, V.J., Scholin, C.

Environmental Science & Technology. Publication Date (Web): July 24, 2013, DOI: 10.1021/es4023199

15.  Programmed cell death in the marine cyanobacterium Trichodesmium mediates carbon and nitrogen export

Bar-Zeev, E., Avishay, I., Bidle, K.D., Berman-Frank, I.

The ISME Journal. advance online publication 25 July 2013; doi: 10.1038/ismej.2013.121

16.  Amino acid nitrogen isotopic composition patterns in lacustrine sedimenting matter

Carstens, D., Lehmann, M.F., Hofstetter, T.B., Schubert, C.J.

Geochimica et Cosmochimica Acta. Available online 25 July 2013, doi:10.1016/j.gca.2013.07.020

17.  Anaerobic oxidation of methane coupled to nitrate reduction in a novel archaeal lineage

Haroon, M.F., Hu, S., Shi, Y., Imelfort, M., Keller, J., Hugenholtz, P., Yuan, Z., Tyson, G.W.

Nature. Published online 28 July 2013, doi:10.1038/nature12375

18.  Subduction zone earthquake as potential trigger of submarine hydrocarbon seepage

Fischer, D., Mogollón, J.M., Strasser, M., Pape, T., Bohrmann, G., Fekete, N., Spiess, V., Kasten, S.

Nature Geoscience. Published online 28 July 2013, doi:10.1038/ngeo1892

19.  Global soil carbon projections are improved by modelling microbial processes

Wieder, W.R., Bonan, G.B., Allison, S.D.

Nature Climate Change 3, 909–912. Published online 28 July 2013

読んだ本まとめ 2013年7月 Book memo (July. 2013)

2013年7月に読んだ本の一言感想とリンク、印象的な一節の記録。10冊。

『60年代日本SFベスト集成』（筒井康隆 編）

『わたしを離さないで』（カズオ・イシグロ 著）

『果しなき流れの果に』（小松左京 著）

『火星ダーク・バラード』（上田早夕里 著）

『ヴァリス』（フィリップ・K・ディック 著）

『てのひらの宇宙　星雲賞短編SF傑作選』（大森望 編）

『2001年宇宙の旅　決定版』（アーサー・C・クラーク 著）

『2010年宇宙の旅　新版』（アーサー・C・クラーク 著）

『アリの巣をめぐる冒険 未踏の調査地は足下に』（丸山宗利 著）

『われらをめぐる海』（レイチェル・カースン 著）