地中では、広大な菌類ネットワークが静かに植物の生命を支え、炭素を土壌に移動させることで地球の気候調整に重要な役割を果たしている。今回、研究者たちが初めて、これらの地下菌類ネットワークがどこに存在し、世界全体でどれだけの量があるかを示す世界地図を作成した。
『Science』に掲載されたこの研究は、アーバスキュラー菌根菌（AM菌）に焦点を当てている。AM菌は地球上のほとんどの植物と共生関係を結ぶ菌類の一群だ。研究と同時に、科学者たちはこの隠された地下インフラの驚くべき規模を探れるインタラクティブな可視化ツールも公開した。この地図は、研究者や政策立案者が菌類ネットワークが繁栄している地域や脅威にさらされている地域を特定するのに役立つと期待されている。
アーバスキュラー菌根菌（AM菌）は、世界中の植物種の約70%と相互利益関係を形成する。植物は光合成で生産した炭素を菌類に提供し、菌類は植物に栄養分と水を供給する。これらの地下ネットワークは、生態系を維持し炭素を地中に移動させる生きたインフラとして機能する。2025年には、研究者らが『Nature』に地下の菌根菌多様性の世界的分析を発表し、地下の生物多様性ホットスポットを特定するためのデジタルプラットフォーム「Underground Atlas」を立ち上げた。しかし、これまで科学者たちはAM菌ネットワーク自体の物理的密度と世界的分布を推定し地図化する試みは行っていなかった。
新しい地図を作成するため、研究者たちは世界中から収集した1万6000以上の土壌コアの測定値をまとめた。そして、砂漠、ツンドラ、森林などの環境データを取り入れた機械学習モデルを使用して、直接測定が不可能な地域の菌類ネットワーク密度を予測した。AMOLF研究所のPhysics of Behaviorグループと協力し、実験室で培養した30万以上の生きたAM菌菌糸をロボット画像解析で分析した。これらのデータソースを組み合わせることで、研究者たちは世界のネットワークの全長と総質量を推定できた。
分析によると、AM菌ネットワークは約110京キロメートルに及び、約3億トンの炭素（全人類の質量の4～6倍）を含むとされる。「これらの菌類の重要性と巨大さは過小評価できません」と、地下ネットワーク保護協会（SPUN）の筆頭著者ジャスティン・スチュワート博士は述べる。「小さじ1杯の土壌に最大10メートル（32フィート）の菌根ネットワークが存在する可能性があります」。科学者たちはしばしば菌根ネットワークを地球の循環系の一つと表現する。炭素、栄養分、水を地下生態系全体に輸送するからだ。健康な土壌では、これらの菌類ネットワークは植物の根の実効的な採餌面積を最大100倍に拡大し、植物のリン必要量の80%以上を供給できる。
「高解像度イメージング、機械学習、ロボット工学などの新技術の出現により、私たちは長い間足元に隠されていたものを明らかにし始めています」と、共筆頭著者でAMOLFの生物物理学者コレンティン・ビゾ博士は述べる。「ネットワークを形成する菌類の複雑な体がどのように栄養分を輸送し、気候調整に貢献するかを学んでいます」。結果を視覚化するため、研究者たちは受賞歴のあるデータ可視化デザイナー、モーリッツ・シュテファナーと協力して「菌根インフラマップ」を作成した。このプロジェクトは、地球の菌類インフラのこれまでで最も詳細な全体像を提供する。推定値は、氷冠やデータ不足で信頼できる予測ができない地域を除く、陸地の1km²ごとに計算された。
地図の背後にあるデータは公開されており、政府や他の意思決定者に地下菌類コミュニティの健康状態を監視する新しいツールを提供する。この研究は、同じ著者の一部が以前発表した研究に基づいている。