絶滅した世界の生物の遺跡が発見される

新たに発見されたバイオマーカーの特徴は、約10億年前に地球上の複雑な生命を支配していた、これまで知られていなかった生物の全範囲を示しています。 彼らは、大気中の酸素が今日よりもはるかに少ない世界に適応した、細胞構造とおそらく代謝において、私たちが知っている動物、植物、藻類などの複雑な真核生物とは異なりました。 GFZの地球化学者クリスチャン・ホールマンを含む国際研究者チームは現在、この画期的な進歩について報告しますNature 誌に進化地球生物学分野の賞を受賞。

これまで知られていなかった「原始ステロイド」は、地球の中世を通じて驚くほど豊富に存在することが示されました。 原始的な分子は真核生物の複雑さのより初期の段階で生成され、化石ステロイドの現在の記録は 800 年前から 16 億年前まで延長されています。 真核生物は、すべての動物、植物、藻類を含む生命界を指す用語であり、核を含む複雑な細胞構造と、より複雑な分子機構を持つことで細菌とは区別されます。 「この発見のハイライトは、真核生物の現在の分子記録の延長だけではない」とホールマン氏は言う。これらの珍しい特徴の原因となっている真核生物が系統樹の幹に属していた可能性が高いです。」

この「幹」は、真核生物の今も生きているすべての枝の前駆体である共通の祖先の系統を表しています。 その代表的な生物は長い間絶滅していますが、その性質の詳細は、複雑な生命の進化を取り巻く状況にさらに光を当てる可能性があります。 原始ステロイドの何パーセントが希少な細菌源を持っていた可能性があるかを評価するにはさらなる研究が必要であるが、これらの新しい分子の発見は、従来の化石の地質学的記録と化石脂質分子の地質学的記録を一致させるだけでなく、まれで前例のない細菌の起源を垣間見ることができる。失われた古代の生命の世界。 約8億年前の現生化石ステロイドの最初の出現を特徴とする幹群真核生物の競争上の終焉は、ますます複雑化する生命の進化における最も鋭敏な出来事の1つを反映している可能性がある。

この研究の筆頭著者であるブレーメン大学のベンジャミン・ネッターシャイム氏は、「ほぼすべての真核生物は、人間や他のほとんどの動物が生成するコレステロールなどのステロイドを生合成している」と付け加えた。「人間のコレステロール値の上昇は、潜在的に健康に悪影響を与えるため、コレステロールは医学的な観点からはあまり良い評判はありませんが、これらの脂質分子は真核生物の細胞膜に不可欠な部分であり、さまざまな生理学的機能を助けています。古代の岩石の中から化石化したステロイドを探すことで、ますます進化していく過程を追跡することができます。複雑な人生。」

ノーベル賞受賞者のコンラート・ブロック氏は、すでに約30年前のエッセイでそのようなバイオマーカーについて推測していた。 ブロッホ氏は、現代のステロイド生合成における短命な中間体は必ずしも中間体ではなかった可能性があると示唆した。 彼は、脂質生合成は地球の歴史を通じて環境条件の変化と並行して進化したと信じていました。 これらの古代の中間体が見つかるとは信じていなかったブロックとは対照的に、ネッターシャイムは、これらの中間体が実際に最終生成物であった可能性がある時期に堆積した古代の岩石の中から原始ステロイドを探し始めました。

しかし、古代の岩石からそのような分子を見つけるにはどうすればよいでしょうか? 「私たちは、さまざまな現代のステロイドを化石化された同等物に変換するために、さまざまな技術を組み合わせて使用​​しました。そうでなければ、何を探せばよいのかさえわからなかっただろう」と、この論文の筆頭著者であるオーストラリア国立大学のジョッヘン・ブロックス教授は言う。ネッターシャイムとの新しい研究。 科学者たちは、これらの分子が典型的な分子検索画像と一致しないため、数十年にわたって見過ごされてきました。 「標的を知ると、世界中の数十億年前の水路から採取された他の数十の岩石に、同様の化石分子が染み出ていることが分かりました。」

バイオマーカーを含む最古のサンプルはオーストラリアのバーニークリーク層で採取されたもので、16億4,000万年前のものです。 次の 8 億年間の岩石の記録では、トニアン時代に現生真核生物の分子の痕跡が初めて現れる前に、原始真核生物の化石分子しか得られません。 ネッターシャイムによれば、「トニアン変態は、地球の歴史の中で最も深刻な生態学的転換点の一つとして浮上している」という。 ホールマン氏は、「原始的な幹グループと紅藻類などの現代の真核生物の代表は、何億年もの間、共存していた可能性がある」と付け加えた。 しかし、この間、地球の大気は酸素をますます多く含むようになりました。酸素はシアノバクテリアと、他の多くの生物にとって有毒であったであろう最初の真核生物の藻類の代謝産物です。 その後、地球規模の「スノーボールアース」氷河現象が発生し、プロトステロール群集はほぼ消滅した。 すべての現生真核生物の最後の共通祖先は、12 億年から 18 億年前に生きていた可能性があります。 その子孫は、暑さや寒さ、紫外線にも耐えることができ、原始的な親戚に取って代わられたと考えられます。

すべてのステムグループの真核生物は長い間絶滅しているため、私たちの初期の近縁種のほとんどがどのような外見をしていたかを正確に知ることはできませんが、芸術的な取り組みにより暫定的な視覚化が作成され、原始的なステロイドは最終的にはそれらの生化学とライフスタイルにさらに光を当てる可能性があります。 「地球はその歴史の大部分において微生物の世界であり、痕跡はほとんど残されていませんでした。」 ネッターシャイムはこう締めくくった。 ANU、MARUM、GFZ の研究は、私たちの存在のルーツを追跡することを追求し続けています。プロトステロールの発見により、私たちは最初の祖先がどのように生き、進化したかの理解に一歩近づきました。

- このプレスリリースは元々、GFZ ドイツ地球科学研究センターの Web サイトに掲載されました。