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最古の生命化石?

最古の化石への新しい候補

34億年前の岩石の中の遺物は細胞生物が出現した時期と、動力を自身に供給した方法をほのめかす。

Lee Sweetlove


化石のサイズ、形、および化学組成はこれらが微生物の化石であることを示す。D. Wacey/UWA

研究者たちはこれまで報告された最古の微生物化石かも知れないものを見つけた。この34億年前のオーストラリアの岩石の中から発見された痕跡は、細胞生物はいつ出現し、どのようにエネルギーを生産していたのかを解決する助けになるだろう。

オックスフォード大学(英国)の古生物学者、マーティン・ブレイジアと彼の共同研究者たちは西オーストラリアにあるストレリー・プール累層の黒色砂岩の中に細胞様化石を見つけた。そこは現在では島だが大昔には砂浜だった。彼らの研究は今日Nature Geoscience誌に発表された。

岩石の化学分析はおよそ35億年前に生命がいたことをほのめかすが、その物理的証拠は手に入れるのが難しかった。細胞に類似する化石では本当に生命のサインを証明するのは困難なためだ。

たとえば、1980年代にストレリー・プールから30キロメートルのところにある、35億年前のエイペクス・チャート累層で見つかった、化石化した藍藻類マットと考えられた構造は、今年に非生物起源であることが示された(エイペクス・チャートの繊維状産物を参照)。そのような不確実性がいつ生命が出現したのかという疑問を大いに論争あるものにしている。

ブレイジアはエイペクス・チャート化石に批判的であったが、最新の発見はこの分野の研究者たちを励ますはずだ、と彼は話す。「これは地球の歴史の非常に初期に生命形態が存在したかをめぐる論争をいくらか解決しようとしている。興奮することはこの化石が初期生命を見ることについて再び楽観的にさせることだ」

生命のサイン

この化石のサイズ、形、および炭素を含む細胞壁は細菌コロニーに特徴的なものだ。この痕跡は直径は5から80マイクロメートルの範囲に及び、球体、楕円体、および棒状の形を取る。

細胞壁は一様な厚さで、地質学的プロセスで形成された非生物的痕跡に見られるとても変わりやすい炭素質の層とは異なる。この化石は炭素13――大気に見つかる炭素の重い形態――にも乏しい。これは、生きている生物はその生物学的プロセスで、軽い形態の炭素12を優先的に使うため、生物学的活動のサインとなる。

「現在の技術と保存のタイプを考慮すれば、著者たちは可能な限り確固として、これらの微細構造の生物学的起源を立証した」とリエージュ大学(ベルギー)の古生物学者、エマニュエル・ジャヴォーは話す。だが、彼女は次のように注意を続けた。「いつの日か我々はこのタイプの微細構造に非生物学的な説明を見つけるかもしれない――時間だけが教えてくれる」

マイクロメートルサイズの硫化鉄――黄鉄鉱、または愚者の金――の結晶がこの化石の細胞壁の中と周囲に見つかった。この黄鉄鉱沈着のパターンは、硫酸塩と呼ばれる硫黄を含む粒子を硫化物塩に分解することによって代謝を動かす現生細菌類にも起こる。ただしこの化石もこの方法でエネルギーを生産していたという確かな証拠はない。

微化石とその代謝を結びつける可能性はこの研究の最も興奮する点だ、とジャヴォーは話す。「これは微化石を同定する新しい方法になりうる」と彼女は話す。

Nature News
New candidates for oldest fossils
Lee Sweetlove
Published online 21 August 2011 | Nature | doi:10.1038/news.2011.491

原論文
David Wacey, Matt R. Kilburn, Martin Saunders, John Cliff and Martin D. Brasier, 2012.
Microfossils of sulphur-metabolizing cells in 3.4-billion-year-old rocks of Western Australia
Nature Geoscience 4, 698–702 (2011) doi:10.1038/ngeo1238



世界最古の化石が太古のオーストラリアの砂浜で見つかった

by Elizabeth Pennisi on 21 August 2011, 1:00 PM


古い溜まり場。この西オーストラリアの景観はこれらの非常に太古の化石細胞(囲み)の産地である。Credit: David Wacey/University of Western Australia

マーティン・ブレイジアが西オーストラリアにあった太古の砂浜の固結した砂粒の間に、化石細胞のように見えるものを発見したとき、彼は自分が大変な仕事を抱え込んでしまったことに気づいた。地質学者にとって最大の挑戦の一つは化石が本当に化石であることをいつ決めるとき、とくにそれが初期の生命となったときだ。一緒に出てくる骨なんてなく、単純な細胞を表す鉱物化した球体や時には繊維は、堆積物自体の中の結晶や他の不規則産物であることが容易にあり得る。オックスフォード大学(英国)の地質学者、ブレイジアにとってさらに大変なことに、他の研究者たちが見つけた最も大昔の化石の多くが最も露骨な批判の対象になっている。

しかしいま、ブレイジアと西オーストラリア大学(クロウリー)のデイヴィッド・ウェイシーは彼らが、たぶんこれまで見つかった最古の化石となる、34億年前の細胞を発見したという。同じぐらい古いかさらに古い他の微生物が、ブレイジアとウェイシーが見つけた場所から20キロメートル離れたところの広範囲なセットの光合成細菌を含めて、報告されているが、ブレイジアと他の研究者たちはそれらの化石の有効性を疑っている。この二人の科学者によると、細胞の近くの鉱物の化学分析はこの微生物が燃料として硫黄に依存していたことを示すという。そのような砂浜は生命の最初の培養地だっただろう、とブレイジアは話す。

この研究は「地球の最初期の生命の性質について最も良い証拠となるもの」を表すと、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の地質学者、ブルース・ラネガーは話す。彼はこの研究に関わっていない。

ブレイジアは最初に、この大昔の岩石層は調べるのに良い場所だろうと思った。それは現代の砂浜にとても似ていて、堆積物はそれらが降り積もってからひどく熱や変形を受けていないことを示すからだ。ウェイシーと共同研究者たちはこの太古の海岸線を含む岩石層を分析して、砂浜が約34億年の古さであることを確かめた。

彼らが発見した化石細胞は有望に見える。それらは中空で、一部は互いにクラスター化されて膜のようなものに包まれていた。「形態は非常に細胞に似る」とブレイジアは話す。細胞は堆積物の中にパッチ状に分布しており、まさに食料源の近くに集まる傾向がある現生細菌のようである。研究者たちは今日Nature Geoscience誌に報告する。

化学になると、ウェイシーとブレイジアは外見上の細胞壁が周囲の岩石とは異なった炭素の同位体比を含んでいることを見いだした。彼らは細胞の中と周囲に硫黄の異なった同位体比のを含む小さな鉱物結晶を見いだした――微生物がエネルギーを抽出するために環境から硫黄を処理した証拠である。

当時の地球は今日のものとはまったく違っていた。海洋は蒸し暑い45℃だったと考えられ、酸素は欠乏していた。だから初期の生命が硫黄含有化合物に依存していたというのは理にかなう、とブレイジアは話す。硫黄細菌は今日の熱水噴出孔、温泉、および低酸素環境にありふれて存在する。他の研究者たちは初期の細菌は光合成的か、またはエネルギーに水素を使っていたと主張している。「最終的に、広い範囲の代謝を用いる広い多様性の生物が出てきたのだろう」とスタンフォード大学の地質学者、ドナルド・ロウは話す。

Science NOW
World's Oldest Fossils Found in Ancient Australian Beach
by Elizabeth Pennisi on 21 August 2011, 1:00 PM

(2012/07/24追記)



チームは最古の化石を見つけたと主張する

By NICHOLAS WADE
Published: August 21, 2011

オーストラリアとイギリスの地質学者たちのチームは、34億年前の彼らによると地球上で最古の知られている化石となる、化石化した単細胞生物を発見した。


西オーストラリアからの34億年前の砂岩に見つかった管状微化石のコレクション。

彼らの主張は、もし確証が得られれば、生命は地球上で後期重爆撃期の驚くほどすぐ後に進化したことを確かめる。後期重爆撃期は小惑星の波が原始地球を打ちつけて、地表を熱し岩石を解かし海洋を灼熱の霧へと沸騰させた、破壊が支配した時代である。この爆撃はおよそ38億5000万年前に終わり、あらゆる地表の原初生命を滅菌したと考えられて
いる。

この主張は誰が最古の化石を見つけたかをめぐる、長く続く衝突に放たれた新たな一打でもある。

新しい微化石は西オーストラリア大学のデイヴィッド・ウェイシーとオックスフォード大学のマーティン・D・ブレイジアが率いるチームによってNature Geoscience誌の日曜日の号に記載された。この化石は西オーストラリアのストレリー・プール岩層の基底にある砂岩の中から発見された。

この砂岩は34億年前のもので、海洋面の上に現れ始めた数少ない島の一つの砂浜だった。環境は今日の砂浜とは非常に異なっていた。月は地球のはるかに近くの軌道を周り、巨大な潮の満ち干を起こしていた。植物はまだ酸素をもたらすように進化していなかったため、大気はメタンでいっぱいであり、メタンによる温室効果は海洋を熱い風呂の温度まで熱していた。

これらの環境の中で、今日の細菌に似た生物が砂浜の砂利の隙間に生息していた、と発見した地質学者たちは信じている。岩石の薄片を顕微鏡下で精査し、彼らは生きている細胞に似た形の構造を見つけた。一部はクラスター状になっていて、細胞分裂のように見えた。

大昔の岩石中の細胞様構造は欺きであることがある――多くが非生物的過程によって形成された産物であると判明している。今回の場合、地質学者たちは彼らがこの構造を生物学的と考えるかなり状況的な証拠を集めている。先進的な新技術を使って、彼らは細胞様構造の内側の非常に小さな染みの組成を分析した。我々は炭素、硫黄、窒素、およびリンを、ぜんぶ細胞壁の中から見つけた」とブレイジア博士は話した。

愚者の金とも呼ばれる、黄鉄鉱の結晶が微化石に隣接して存在し、この生物が、酸素がない中で、硫黄化合物を食料源としていた示す、とブレイジアと共同研究者たちは話す。

微化石――大昔の岩石から見つかった細胞様構造――はとても論争が多い分野になっている。それはそれらが本当に生物起源のものなのかを証明することに落とし穴があることと、最古の知られている化石を見つけたという科学的栄光がライバルの主張者の間の激戦を導いてきたことの、両方のためだ。

最も大昔の微化石を見つけたという栄誉は長らく、カリフォルニア大学ロサンジェルス校の古生物学者、J・W・ショップが保持していた。1993年、ショップ博士は西オーストラリアにあるワラウーナ層群のエイペクスチャートにおける34億6500万年前の化石の発見を報告した。発見地は今回の新化石が見つかったところから約20マイルの場所だ。それは今回の新しい発見より約6500万年古いように見えるが、ショップ博士の主張は2002年に疑いを差し挟まれた。このときにブレイジア博士は、その化石は生物起源ではなく単なる鉱物の産物であると言って、ショップの発見を攻撃した。

新しい発見とともに、ブレイジア博士は、ショップ博士の微化石が競走から脱落しているとすれば、最古の知られているものとなる微化石を見つけたと主張して、二つ目の靴を落とした。

日曜日に発表されたNature Geoscience誌の論文は地球の最古の微化石を発見したとは主張していない。その断言はオックスフォード大学が発行したプレスリリースの中でなされた。ブレイジア博士はこの大学の地球科学教室の教授である。

ブレイジア博士によると、Nature Geoscience誌に投稿した論文にはその主張があったが、リヴュワーがそれをするのが適切かを疑い、筆頭著者のウェイシー博士が「この特定の点について受け入れることを決めた」という。

ショップ博士はコメントを求めるEメールに答えなかった。「ビル・ショップは今でも彼の元々の主張を非常に強く弁護しており、それを確証するための研究をしている」とワシントン大学の地球科学者、ロジャー・ビュイックは話した。

ビュイック博士によると、ショップの微化石について共通認識はないが、「大多数の意見はそれらが恐らく非生物的であり恐らく主張されるほど古くないというものだ」という。

ウェイシー博士とブレイジア博士が率いたチームは「とても良い例」を作ったとビュイック博士は話した。なぜなら彼らが使った多くの異なった分析技術が「多くの他の以前に報告された特に大昔の微化石の発見にはなかった方法で主張に信用を与えている」ためだ。


それは新しい微化石が最古の知られてるものであることを意味するのか?「これらが有効で、ショップの微化石を数に入れないなら、これらは最古の知られているものとなるだろう。大きく離してはいないが」とビュイック博士は話した。

35億年前より古い岩石は、すべての細胞構造が破壊されるぐらい徹底的に過熱されているが、生命の化学的痕跡はそれでも検出できる。生命を示す化学物質は西オーストラリアのドレッサー累層にある35億年前の岩石から報告されていて、より確からしさが落ちるが、グリーンランドの38億年前の岩石からも報告されている。

「この世界最古の微化石の所有者になろうとする努力は、もはや生命の初期発展を理解するための戦いの要所ではない」とビュイック博士は話した。

ハーヴァードの地球科学者、アンドルー・H・ノールは、モスクワの空港からの短いEメールの中で、研究者たちは化石が、生きていたときに、硫黄化合物を養分としていたという彼らの点を証明していない、と話した。しかし彼はブレイジア博士とショップ博士の間の論争にはどちら側にもつかなかった。

ビュイック博士はこう話した。「過去10年にわたるこの微化石戦争がどれだけ分裂的かに気づくはずだ。ほとんどの人々は単に終わって欲しいと思っている。主張と反論が10年にわたって行ったり来たりすると、自分のしていることが分からなく聞こえる」

The New York Times
Team Claims It Has Found Oldest Fossils
By NICHOLAS WADE, Published: August 21, 2011

(2012/07/26追記)



オックスフォード大学プレスリリース
西オーストラリア大学プレスリリース

名古屋大学の杉谷健一郎と三村耕一らが発見した約34億年前のストレリー・プール累層の微化石(名古屋大学プレスリリース、PDF)は、ウェイシーらが報告した微化石と同じ地層のより上位で見つかったもの、と書いてあります。

(2012/07/26追記)



去年の8月の、少し古いニュースです。「最古の生命化石」と銘打たれた化石は、何度も出てきては否定されるを繰り返しているので、ちょっと触れるのが怖い話題です。これだけ大きな話題の化石がNature本誌に載らなかったということは、きっと激しく叩くレフェリーがいたのでしょう。
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