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最古の細菌マット化石?

35億年前からの細菌の痕跡は「最古の化石」、専門家は言う



By Devin Powell, Published: January 1


キュリオシティの「ロックネスト」作業場。科学者たちはオーストラリアの岩石が地球が形成されてから10億年しか経ってない頃に生きていた生物の証拠を示すと考えている。この地球で見つかった化石は、最近NASAのキュリオシティ・ローバーが太古の水路の証拠を見つけた、火星の生命の成分を探す助けになるだろう。

オーストラリアの岩石を分析する科学者たちは記録破りの34億9000万年前に生息した細菌の痕跡を発見した。それは地球が形成されてたった10億年しか経っていない。

この発見がこの古さの化石の主張が必ず直面する詳細な検討に耐えたら、科学者たちは地球上の生命の最初の章への理解に一歩近づくだろう。この発見は他の惑星での太古の生命の調査も刺激するはずだ。

これらの細菌の痕跡は「これまで記載された中で最古の化石だ。それらは我々の最古の祖先だ」とオールド・ドミニオン大学(ノーフォーク)の生物地球化学者、ノーラ・ノフク(Nora Noffke)は話す。彼女はこの発見をし、先月に米国地質学会の会合で発表したグループの一員だった。

恐竜の骨と違って、新しく確認された化石は石化した身体部分ではない。それらはかつて生息していた生物によって彫刻されたと考えられる砂岩の表面にあるテクスチャだ。現在、砂粒を捕らえて接着する細菌の厚いマットによって作られる、同様のパターンがチュニジア沿岸の一部を装飾している。マットの下の地中に張り付き、侵食から保護された砂は、その上に生息する生物より長く残って、岩石になるまでの時間を過ごすことがある。

この過程の最初期の残存物の発見は、西オーストラリアのピルバラ地域に位置する、地球上で最古の岩石の一つでの長く、大変な観察を必要とした。この太古の景観はかつては海岸線だった。何十億年も前に積み重なった堆積物から作られた岩石が、いま露出し調査できるようになっている。その露頭は、南アフリカでの別の露頭とともに、比較的新鮮な状態で、始生代からの生命の痕跡の調査でむかしから有名な場所だ。始生代は25億年前に終わった年代区分だ。


34億年前の化石が見つかっているピルバラのストレリー・プール。Photo: David Wacey

もっと古い岩石が地球上にはある、とルイジアナ州立大学(バトン・ルージュ)の生物地質学者、モード・ウォルシ(Maud Walsh)は話した。「しかしこれらが我々が知るもっとも良く保存された堆積岩で、生命の証拠をもたらす本当に小さな構造と化学物質をもっとも保存していると思われる」。昨年、別の研究者のチームが約34億年前の、ピルバラのストレリー・プール累層(Strelley Pool Formation)における顕微鏡的化石の発見を発表した。

「面白いのはこの資料を見つけたことだけではない」とサウスカロライナ大学アーノルド公衆衛生学部の地球生物学者、アラン・デコー(Alan Decho)は話す。「それは生命がそれを作れる組織を持っていたことを示している」。蜘蛛の巣の糸のように岩石を縦横に走る畝は原始的細菌が無秩序に広がるネットワークで連結していたことをほのめかす。現生のカウンターパートと同様に、それらはそれぞれが異なった仕事に特殊化し、化学シグナルを通して互いに情報伝達する、何千種類もの細菌をホストする細菌都市に相当するものに生息していたのだろう。

オーストラリアの岩石に見られる多くのテクスチャが29億年前の岩石に現れていることが2007年にノフクと共同研究者たちによってすでに報告されていた

だが、古いオーストラリアの岩石はこれまでに人を欺くものであることが証明されてきた。1980年に、ストレリー・プールの中の波打った層が細菌の製作物であると考えられた。しかしそのようなストロマトライト(ノフクが研究する構造とは違う)は自然の、非生物的プロセスでもできる。たとえば、海底に沿った水流も適切な条件下で似た構造を作ることがある。オックスフォード大学の科学者たちが実験装置で実証したように、噴出する液体のジェットはそのように表面へと粒子を運ぶことができる。

それがノフクと彼女の共同研究者たちがテクスチャのある岩石を構成する炭素を測定することによって彼女たちの説を確認した理由だ。非生物的物質の約99パーセントの炭素は炭素12であり、残りの1パーセントのほとんどを占める炭素13より軽いバージョンの元素だ。光合成を使って養分を作る微生物はもっと多くの炭素12、もっと少ない炭素13を含む。その偏りこそ生きているものに由来する「生物起源の」炭素のシグネチャであり、それがノフクらのオーストラリアの岩石にも現れていた。

「たくさんの違ったラインの証拠があるのは常に良いことであり、絶対に生物起源の炭素を見つけようとすべきだ」とデュケイン大学(ピッツバーグ)の地球微生物学者、ジョン・ストルツ(John Stolz)は話す。

保存されていなかったものは、生命の証拠を決定的にし、この生物起源の炭素を残した細菌のタイプを確認する、何らかのタンパク質や脂肪や体化石だ。現在のほとんどの微生物マットはたくさんの光合成シアノバクテリアを含み、それが他の細菌を養う養分を作っている。それらがこのプロセスで使う、フィコシアニンと呼ばれる青緑の色素にちなんで命名されたシアノバクテリアは、酸素も作り、約24億年前に地球の大気を作った張本人だと考えられている。

ほぼ35億年前の微生物マットに生息していたシアノバクテリアは我々がみな呼吸をする空気の歴史を揺るがしただろう。

「この種の過去の生命を研究することはまさに地球がどのようにして現在の姿になったのかを調べることだ」とテキサスA&M大学の地球生物学者、マイケル・タイスは話す。

究極的には、地球上で見つかる化石は、最近NASAのキュリオシティ・ローバーが太古の水路を発見した、火星の生命の成分を探す調査を助ける。この赤い惑星での生命の痕跡は地球上よりももっと良く保存されているだろう、とハーヴァード大学の古生物学者、アンドルー・ノール(Andrew Knoll)は話す。それは古い地球の岩石はテクトニック・プレートの活動によって衝撃を受け、地球の深部の極端な熱によって焼かれている傾向にあるからだ。地質学的にはほぼ死んだ惑星である火星は、そのようなテクトニックな活動がない。

太古の火星の微生物のサインは見つかっていないけれども、化石ハンターはたちはいま新しい何かを探し始めているだろう。

パウエルはワシントンを拠点にするフリーランスのサイエンス・リポーターである。

Washington Post
Bacterial traces from 3.5 billion years ago are ‘oldest fossils,’ experts say
Devin Powell, January 1

原発表
NOFFKE, Nora, CHRISTIAN, Daniel, WACEY, David, and HAZEN, Robert M.
A MICROBIAL ECOSYSTEM IN AN ANCIENT SABKHA OF THE 3.49 GA PILBARA, WESTERN AUSTRALIA, AND COMPARISON WITH MESOARCHEAN, NEOPROTEROZOIC AND PHANEROZOIC EXAMPLES
2012 GSA Annual Meeting & Exposition, Paper No. 190-8
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