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約35億年前の若い地球における生命の最古の兆候は、一般に、古代の岩石の中の微生物の化石という形で、海からもたらされています。 今回、地球上で最も古い岩石が保存されている南アフリカのバーバートン・グリーンストーン・ベルトで研究している科学者たちは、約32億2000万年前のものと推定される地上の微生物生命の証拠を発見したのです。 この結果は、本日（7月23日）Nature Geosciencesに掲載され、これまで発見された中で、地球上の陸上生命体の最古の痕跡となります
「この研究は、32億年前にすでに生命体が陸上に存在していたという、これまでの研究で最古かつ最もあいまいな研究です」と、この研究に参加していないカナダのアルバータ大学の地球大気科学教授Kurt Konhauser氏は、The Scientistに電子メールで書き込んでいます。
研究者たちは、浅い海洋堆積物から最古の微生物生命の化石証拠をさらに発見しており、30億年前以前は地球のほとんどが火山島が散在する海から成っていたという有力な説を裏付けています。 しかし、陸上で生命が存在したことを示す証拠は、今のところ見つかっていない。 その理由の一つは、古代の海洋の岩石は地上の堆積物よりも保存状態が良いと思われるからである。 また、フランスのブレストにある欧州海洋研究所（IUEM）のポスドク、マーティン・ホーマン氏によれば、非常に古い陸上堆積物は海洋堆積物との区別が難しい。なぜなら、地球史の初期には、環境を特定したり岩石の年代決定に役立つ「指標化石」が存在しないのだそうだ。
研究著者らによると、これまで陸上で目に見える最古の微生物の化石は約27億年前のもので、南アフリカのバーバートン・グリーンストーンベルトとは別の場所と、オーストラリアでも発見されたとのことです。 昨年発表された研究では、研究者たちは西オーストラリアのピルバラ地域の温泉と解釈される岩石を分析した。 コンハウザー氏によれば、この論文は、35億年前の火山が陸上にあった可能性を示唆しているが、今回の研究は、32億年前に地表に大陸地殻が広範囲に露出していたことを示す決定的なものであるとのことである。
今回の研究では、Homann 氏と彼の同僚は、地質学者によって以前に示された、Barberton Greenstone Belt の Moodies Group として知られる古代の堆積岩に注目しました。この岩石は、地質学者によって約32億2000万年前に発見されたものである。 この岩石は、主にバクテリアと古細菌の痕跡で構成されており、生命体の中で最も古く保存されているものの1つである。 この微生物マットは、初期の地球で生きている間に、地質学者が礫岩と呼ぶ大小さまざまな丸石からなる堆積岩と重なり合い、一緒に堆積するようになったのです。
研究チームはまず、岩石の位置を詳細に分析・記述し、現在の岩石層と比較して、岩石がどのように移動し、形成され、保存されたかを理解しました。
研究者たちは、マット形成微生物は宿主である岩石と、かつて古代の河川デルタの一部であった場所に土着していたと結論づけました。
「これらの化石化した微生物マットが、陸上環境に由来することを確かに示す良いデータです」と、ロンドン大学のロンドン・ナノテクノロジーセンターで生命の起源と進化を研究するドミニク・パピノー氏（この研究には関与していません）は述べています。
次に研究者たちは、これらの化石化した陸上微生物マット内の有機炭素と窒素の同位体の両方を分析し、そのプロファイルを近くの化石化した海洋微生物マットから抽出された同位体と比較しました。 その結果、炭素と窒素の同位体比は、陸上と海洋でそれぞれ異なる値を示し、海洋では陸上と比較して微生物の代謝に違いがあることが示唆されました。
「32億年前の時点ですでに、マット形成微生物群集の違いの証拠が見つかっており、一部の微生物が陸上よりも海洋での生活に適応していた可能性が高いことを示唆しています」とホーマン氏は言います。
科学者にとっての大きな疑問は、初期の地球には、一般に酸素がない大気中に、局所的に酸素のポケットがすでにあったのではないかということです。 現代の微生物マットのほとんどはシアノバクテリアで構成されています。シアノバクテリアは代謝の副産物として酸素を作り出し（酸素光合成）、地球の大気に酸素を蓄積する役割を担っていたと考えられています。 「
最も豊富な窒素14と、より希少で重い窒素15の比率を反映する窒素同位体の値は、海洋サンプルと比較して、陸上微生物マットの方がより陽性であった。 このことは、32億年前の陸地が大気中の硝酸塩を含んでいたことを示唆している。
Konhauser氏は、サンプル中の硝酸塩の起源について、それが本当に大気から来たのか、それとも古代の光合成細菌から酸素が発生したのか、さらに詳しく調べることが興味深いとしています。 「微生物マットの構造と同位体組成は、確かに、光合成を行う微生物が既に陸上に存在していたことを示唆しているようです」とコンハウザーは書いている。 もし、硝酸塩が本当にマット内の微生物によって生成されたのであれば、地球の歴史の初期段階において、酸素を生産するシアノバクテリアが存在していたのかもしれないと、彼は付け加えている。
M. Homann et al., “Microbial life and biogeochemical cycling on land 3,220 million years ago,” Nature Geosciences, doi.org/10.1038/s41561-018-0190-9, 2018.
訂正（7/23）です。 陸上での生命の推定は、5億年ではなく、以前に示されたものより5億年早いです。 The Scientistはこの誤りを遺憾に思っています。
訂正（7月25日）。 第2段落の単語は、”unambiguous “ではなく、”ambiguous “です。
訂正（7月25日）：第2パラグラフの単語は “unambiguous “ではなく、”ambiguous “です。