気候変動を緩和する生理活性化合物に関するレビュー

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

🔬研究者:Provides a structured synthesis of bioactive compound mechanisms and scalability, identifying key knowledge gaps for further study.

🏢実務担当者:For agriculture and feed additive companies: summarizes efficacy and barriers of current biological mitigation options.

🏛政策担当者:Relevant for integrating biological mitigation into NDCs and carbon crediting frameworks under the Paris Agreement.

本レビューは、生理活性化合物（植物、藻類、真菌、微生物由来の天然二次代謝産物）が、陸上、水域、農業、産業システムにおける気候変動緩和のための持続可能かつ補完的なツールとして機能し得るかを検討し、従来のエネルギー脱炭素化における技術的、経済的、政治的な永続的限界に対処するものである。海洋生物学、土壌科学、動物栄養学、植物生化学、産業バイオテクノロジー、大気化学を含む異分野にわたる包括的な文献統合が実施され、生理活性化合物を化学クラス、起源生物、作用機序によって体系的に分類し、スケーラビリティ、安定性、経済的実現可能性、規制状況を独自の図表を用いて批判的に評価した。本レビューは1987年から2025年までの査読付き文献を統合し、特定の酵素標的（ブロモホルムに対するメチル補酵素M還元酵素、生物学的硝化阻害剤に対するアンモニアモノオキシゲナーゼ）に関する機構的データを抽出し、技術成熟度レベル（TRL 1–9）を用いてスケーラビリティを評価し、分解動態（ルーメン液中でのブロモホルム半減期<1時間）を定量化し、藻類炭素回収（2.5–4.0 MJ/kg CO 2 ）と従来のアミン吸収（1.2–1.8 MJ/kg CO 2 ）のライフサイクル評価エネルギー負荷を比較した。アスパラゴプシス属海藻由来のハロゲン化化合物は、メチル補酵素M還元酵素の競合阻害を介してルーメン内メタン生成を阻害し、腸内メタンを80–95%削減する。生物学的硝化阻害剤は土壌中のアンモニアモノオキシゲナーゼを抑制し、亜酸化窒素を70–90%削減する。縮合タンニンは腸内メタンを15–30%、土壌N 2 Oを30–70%削減するが、窒素固定やN 2 O:N 2 比の増加可能性などのトレードオフを示す。海洋植物プランクトン由来のジメチルスルホニオプロピオネートは、硫酸エアロゾル生成を介して雲形成に影響を与えるが、正味の気候フィードバックは依然として議論の余地がある。重大な障壁には、ブロモホルムの揮発性（TRL 6–7）、土壌中でのブラキアラクトンの不安定性（TRL 4–5）、石油の10–100倍の微細藻類脂質生産コスト、排ガス条件下での炭酸脱水酵素の変性が含まれ、メタン生成菌の適応、生態系スケールでの影響、消費者受容性に関する知識ギャップが残っている。生理活性化合物は、従来の緩和策を補完する、機構的に特異的で生物学的に媒介される温室効果ガス削減と炭素隔離の経路を提供するが、スケーラビリティ（本質的な有効性ではなく）が中心的な障壁である。カプセル化、品種改良、酵素固定化におけるブレークスルーがなければ、これらの解決策はニッチなものに留まるだろう。その可能性を完全に実現するには、学際的協力、堅牢なライフサイクル評価、飼料添加物と炭素クレジットに関する規制改革、名古屋議定書に基づく公平な利益配分、パリ協定に基づく国が決定する貢献への統合が必要である。1.5 °Cの閾値はすでに超えられており、生物圏の分子機構は十分に活用されていない資産であり、厳密さと謙虚さをもって設計、拡張、展開されなければならない。

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。

This review examines whether bioactive compounds (naturally occurring secondary metabolites from plants, algae, fungi and microorganisms) can serve as sustainable, complementary tools for climate change mitigation across terrestrial, aquatic, agricultural and industrial systems, addressing the persistent technological, economic and political limitations of conventional energy decarbonization. A comprehensive literature synthesis was conducted across disparate disciplines including marine biology, soil science, animal nutrition, plant biochemistry, industrial biotechnology and atmospheric chemistry, systematically categorizing bioactive compounds by chemical class, source organism and mechanism of action, with critical evaluation of scalability, stability, economic viability and regulatory status supported by original tables and figures. The review integrated peer-reviewed literature from 1987 to 2025, extracting mechanistic data on specific enzyme targets (methyl-coenzyme M reductase for bromoform; ammonia monooxygenase for biological nitrification inhibitors), assessing scalability using Technology Readiness Levels (TRL 1–9), quantifying degradation kinetics (bromoform half-life <1 h in rumen fluid), and comparing life cycle assessment energy penalties for algal carbon capture (2.5–4.0 MJ/kg CO 2 ) against conventional amine scrubbing (1.2–1.8 MJ/kg CO 2 ). Halogenated compounds from Asparagopsis seaweeds inhibit rumen methanogenesis via competitive inhibition of methyl-coenzyme M reductase, reducing enteric methane by 80–95%; biological nitrification inhibitors suppress ammonia monooxygenase in soils, reducing nitrous oxide by 70–90%; condensed tannins reduce enteric methane by 15–30% and soil N 2 O by 30–70% but exhibit trade-offs including nitrogen immobilization and potential increases in N 2 O:N 2 ratios; and dimethylsulfoniopropionate from marine phytoplankton influences cloud formation via sulphate aerosol production, though the net climate feedback remains debated. Critical barriers include bromoform volatility (TRL 6–7), brachialactone lability in soil (TRL 4–5), microalgal lipid production costs 10–100× petroleum, and carbonic anhydrase denaturation in flue gas conditions, while knowledge gaps persist regarding methanogen adaptation, ecosystem-scale effects and consumer acceptance. Bioactive compounds offer mechanistically specific, biologically mediated pathways for greenhouse gas abatement and carbon sequestration that complement conventional mitigation, but scalability (not intrinsic efficacy) is the central barrier; without breakthroughs in encapsulation, trait breeding and enzyme immobilization, these solutions will remain niche. Realizing their full potential requires transdisciplinary collaboration, robust life-cycle assessments, regulatory reform for feed additives and carbon crediting, equitable benefit-sharing under the Nagoya Protocol and integration into nationally determined contributions under the Paris Agreement. With the 1.5 °C threshold already breached, the molecular machinery of the biosphere is an under-leveraged asset that must be engineered, scaled and deployed with rigor and humility.

• openalex https://doi.org/10.1007/s44371-026-00830-2first seen 2026-07-27 04:47:57