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2019年11月17日 (日)

無酸素時代―35億年前の先カンブリア紀、想像を絶する世界

酸素のなかった時代の生物はどのように生きていたのか!?

太古の記憶 無酸素時代―35億年前の先カンブリア紀、想像を絶する世界リンクより一部引用します

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かつて,地球には酸素が全く存在しない無酸素時代がありました。

時代は35億年前、先カンブリア紀という時代。人類や恐竜も誕生するずっと前、ましてや動物や植物も存在していませんでした。

酸素がもとになってできているオゾン層もこの時代存在しないため、生物の遺伝子を破壊してしまうような超有害な紫外線が地上に降り注いでいたのです。

酸素がないかわりに、当時は二酸化炭素が大気の主成分で、現在の300倍から1000倍程度も存在していました。また、メタンガスガスも大量に存在していました。大気の成分の違いは空の色も変ました。二酸化炭素やメタンガスは当時の空を薄い赤色に染めていました(図)。

当時は月と地球の距離は現在の半分程度しかなかったため空には巨大な月が写っていた。その影響で、塩の満ち引きや波の荒立ちは今よりずっと激しかったと言われており、この状態が生命誕生の際の分子結合を促進したと言われている。

この時代地球には陸地はあってもそこに草木や動物の歩き回る姿はなく、閑散とした大地と海が永遠と広がっていました。しかし海の中には、すでに我々の祖先は生きていました。バクテリアです。

彼らは、1千分の1ミリ程度の非常に小さな生物で、海水中の化学物質を吸収することで生息していました。
繁殖は、自分のDNAを子孫にそっくりそのまま伝える自己複製(つまりコピー)によるもので、個体ごとの特徴である個性はありませんでした。

海底では、地球の内部物質が噴出する裂け目などが存在し、そこから彼らの栄養となる硫化水素が供給されていました。酸素の無い時代、かれらは、今では猛毒な物質で生息していたのです。

当時の生物がエネルギー源にしていた硫化水素のエネルギー効率は酸素の10分1程度。つまり、大型化した生物の活動を支えるには酸素を利用した呼吸というシステムが必須でした。硫化水素を食糧にしたままでは、生物は大きく進化することはなく、おそらく今日もこういった原始的な生物のままだったでしょう。

では、生物の進化に必要だった酸素は、どのようにして生まれたのでしょうか?


無酸素時代の終焉の兆候
-シアノバクテリアによる光合成


米マサチューセッツ工科大の研究グループは、あらゆる生物の原型の遺伝子モデルをもとに、その後の生物がどう進化していったかを分析しました。その結果、約30億年前にある変化が現れたことを突き止めました。進化の過程にあったバクテリアが、太陽光を使って水から電子を分離させ、その電子を細胞膜内で移動させる過程で酸素を生み出す能力―すなわち光合成を可能にしたのです。(2011年発表)

彼らは、永遠と降り注ぐ太陽光と、海水としての豊富な水をもとに、酸素を排出していったのです。
酸素は生物によってもたらされていたのです。

オーストラリアでは、実際の化石も発掘されています。彼らは、シアノバクテリアと呼ばれ、約27億年前の地層からその化石が見つかっています。

 

 

 

 

久里亜

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