日本海洋研究開發機構（JAMSTEC）超先銳研究開發部門的副主任研究員若井曉與秋田大學研究生院理工學研究科系統設計工學專業的副教授宮野泰徵等人組成的研究團隊成功發現，在腐蝕程序中參與腐蝕的微生物會發生顯著變化。
圖1：金屬試片的腐蝕外觀與微生物群集結構的變化
金屬試片浸漬1個月後，表面生鏽，儘管生鏽量會隨着時間而增加，但22個月後仍然能看到同樣的紅褐色鏽跡。另一方面，鐵鏽中的微生物群集結構也會隨着時間動態變化。（供圖：海洋研究開發機構（JAMSTEC））
針對微生物引起的腐蝕現象（微生物腐蝕）的研究從100多年前就開始了，但目前尚未開發出有效的診斷技術。此前有關硫酸鹽還原菌的模式被廣泛接受，但一直未弄清細菌在腐蝕程序中的動態情況。對此，研究團隊將多種金屬材料在微生物腐蝕明顯的環境中浸漬了22個月，調查了腐蝕情況與微生物種羣的變化。
具體做法是將9種金屬材料浸漬在處理淡水環境工業用水的設施中，在1個月、3個月、6個月、14個月和22個月時各回收兩組，一組用於根據重量減損計算腐蝕量，另一組用於對金屬表面的生物膜和鐵鏽（腐蝕生成物）進行微生物分析。關於微生物分析，從回收的生物膜和鐵鏽中提取DNA並分析其基因序列，分析微生物群集結構，以確定存在的微生物類型和數量。
結果顯示，在腐蝕的初期階段，硫酸鹽還原菌幾乎不存在，鐵氧化菌的豐度在微生物群集中較高，但隨着腐蝕的加劇鐵氧化菌減量，鐵還原菌增加，並且隨着腐蝕的進一步加劇，硫酸鹽還原菌也逐漸增加。另外還應答，合金中的鉻含量較高時，具有硫磺氧化能力的微生物顯著增加。
圖2：腐蝕程序所對應的微生物分析
此次明確了此前一直尚不清楚的腐蝕程序中微生物群集的結構變化。有了這些資訊，還可以透過觀察微生物群集結構來評估金屬材料的腐蝕階段（早期、中期、後期）。此外，還使用耐腐蝕材料（下）明確了金屬材料完好時的微生物變化與發生腐蝕時的區別。（供圖：海洋研究開發機構（JAMSTEC））
此次，研究團隊透過調查腐蝕行為和微生物群集結構的長期變化，成果捕捉到了此前一直不清楚的，在實際環境中微生物腐蝕的動態。
若井曉副主任研究員表示：「近年來，攜帶型基因偵檢器件的開發取得了進展，透過將微生物資訊與攜帶型器件相結合，可以在各種腐蝕現象成爲問題的現場快速準確地診斷微生物腐蝕。目前正在推進海洋環境、尤其是深海環境的微生物腐蝕研究，我們希望這些成果對日本近海的海底資源開發有所幫助。」
【詞注】
■硫酸鹽還原菌：在呼吸中使用硫酸離子代替氧氣進行能量代謝的細菌。能還原硫酸，生成硫化氫。硫化氫對金屬有腐蝕性，因此硫酸鹽還原菌長期以來一直被認爲是引起腐蝕的微生物。
■鐵氧化菌：透過氧化二價鐵離子（Fe 2+）來獲得能量的細菌。
■鐵還原細菌：在呼吸中利用三價鐵離子（Fe 3+）代替氧進行能量代謝的細菌。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：npj Materials Degradation
論文：Dynamics of microbial communities on the corrosion behavior of steel in freshwater environment
DOI：doi.org/10.1038/s41529-022-00254-0
