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科学者たちは生命の起源に関する17億5千万年前の秘密を発見した

科学者たちは生命の起源に関する17億5千万年前の秘密を発見した

古代の岩石の破片に閉じ込められ、約20億年を費やした小さな化石は、地球上での光合成の最初の証拠を私たちに与えてくれます。

オーストラリア北部の砂漠にあるマクダーモット層では、小さな構造物が チラコイド 化石と思われる状態で発見された シアノバクテリア それは17億5千万年前に遡ります。

これらの構造は今日の光合成生物の細胞内に見られ、光合成のために光を吸収するために使用される色素クロロフィルを含んでいます。

これは、微化石が光合成の最も古い直接的な証拠を示していることを意味し、チラコイドを持つシアノバクテリアの出現年齢に関する新たな下限値と、初期の地球の生態系と地球上で生命がどのように誕生したかを理解するための新たなツールを提供することになる。

微化石標本の写真 ナビフォサ・マジェネンシス。 (ドゥムランら、 自然、2024年)

「私たちの研究は、無酸素光合成を行う代謝的に活性なシアノバクテリアの存在に関する直接的な証拠を提供します。」 微生物学者のキャサリン・ドゥムーラン率いるチームはこう書いている。 リエージュ大学出身。

この結果は、他の化石を詳細に分析すれば、より類似した構造を特定でき、光合成構造が最初の形態の複雑な藻類細胞によって貪食され、動力を供給された瞬間を正確に特定できる可能性があることを示唆している。

太陽光を利用して水と二酸化炭素をグルコースと酸素に変換する光合成は、植物や藻類が外で静かに行っているように見えるかもしれませんが、ほぼすべての生物の生存の基礎です。

光合成生物は、ほとんどの食物網の基礎を形成しているだけでなく、その代謝プロセスによって、私たちのほとんどが生き残るのに必要な呼吸可能な酸素が大気中に満たされます。

地球の歴史の初期には、大気や海洋に自由に浮遊する酸素はそれほど多くなかったことがわかっています。 しかし、さまざまな地球化学的証拠により、酸素レベルが突然上昇したことが明らかになりました。 約24億年前 いわゆる大酸化現象です。 その理由は明らかではありませんが、可能性の 1 つは光合成生物の出現です。

シアノバクテリアの最も古い議論の余地のない微化石証拠は、と呼ばれる生物です。 エオエントフィサリス ベルヘレンシス、日付があっても 20億1800万年前。 しかし、化石は解釈が難しいことが多く、その内部構造は必ずしも完全な形で残っているわけではありません。 すべてのシアノバクテリアがチラコイドを含むわけではありません。

サンプルの透過型電子顕微鏡画像 ナビフォサ・マジェネンシス マクダーモットフォーメーションから。 (ドゥムランら、 自然、2024年)

ドゥムーランと彼女の同僚は、さまざまな高解像度の顕微鏡技術を使用して、として知られる種の微化石の外部および内部構造を調査しました。 ナビフォサ・マジェネンシスそれはシアノバクテリアであると考えられています。 2つの化石クラスの単細胞生物の体内で、彼らはチラコイド膜を発見した。

これらの化石はカナダのグラッシー ベイ層から出土したもので、年代は最大 10 億 1 千万年前のものです。 そしてマクダーモット層は 17 億 5,000 万年前に遡ります。 これはチラコイドの化石記録を12億年前まで遡ることになり、酸素発生型光合成はそれ以前に進化していたに違いないことを意味する。

しかし、まだわかっていないのは、それらが時間の経過とともに進化して、大規模な酸化現象に寄与したかどうかということです。 古代の化石を見つけて注意深く研究することによってのみ、この差し迫った質問に対する答えが得られます。

「体内に保存されているチラコイドの発見」 n. マジェンシス ここで報告されたことは、チラコイドを含む細菌と非チラコイドを含むシアノバクテリアの違いについて、最小年齢が約 17 億 5 千万年前であるという直接的な証拠を提供します。 研究者たちは書いています

「私たちは、保存状態の良い微化石の同様の超微細構造分析によって、酸素発生型光合成生物、複雑な細胞が進化した初期の無酸素生態系の地質学的記録が拡大される可能性があると期待しています。」

この研究は、 自然

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