今回の題材は、２０１７年３月１日付の The Economist 紙に掲載されたニューズレポート 、A new fossil suggests life got started quickly on ancient earth  ”新たに発見された化石が、最初の生命体は地球の形成から間もない時期に誕生したことを示唆しています “  です。サブタイトルに  The putative fossils formed just a few hundred million years after Earth itself  ”その化石は、地球自体が誕生してからわずか数百万年後のものであると推定されています”  とある様に、地球に最初の生命体が誕生した時期に関する最新の研究成果を伝えるニューズレポートです。全文の和訳はオリジナルの次にあります。

The living was easy

A new fossil suggests life got started quickly on ancient Earth

The putative fossils formed just a few hundred million years after Earth itself

 

Science and technology

Mar 1st 2017

SCIENTISTS have a pretty good idea of how the Earth formed: it condensed, around 4.6bn years ago, from the same cloud of dust and interstellar gas that gave birth to the sun and the rest of the solar system. They are less sure how and when life got going. Last year a group of researchers found evidence for stromatolites—small, layered mounds produced by photosynthesising bacteria—in rocks from Greenland that are 3.7bn years old.

Now, though, the date of life’s debut may be pushed back even further. As they report in Nature, a group of researchers led by Dominic Papineau from University College London have found what they think is the signature of living organisms in rocks from Quebec that date back to between 3.8bn and 4.3bn years ago. Intriguingly, the sort of life that Dr Papineau and his colleagues think they have found is very different from the sort that built the stromatolites. This suggests that even very early in its existence, Earth was hosting several different kinds of living organism.

The rock in question is a 3-kilometre-long swathe on the eastern shores of the Hudson Bay called the Nuvvuagittuq Greenstone Belt. It is mostly composed of pillow-shaped basalt, a type of rock formed when lava cools rapidly in seawater. When Dr Papineau visited the formation in 2008 he found unusual reddish-coloured outcrops of jasper, a type of quartz formed from compressed volcanic ash, that contained odd-looking veins and nodules. Closer examination revealed rings, between 50 and 100 microns (a millionth of a metre) across. That made him sit up: similar rosette-shaped features have been found in younger, but still ancient, rock formations from Biwabik, in Minnesota, and Lokken, in Norway. They are thought to have been formed when micro-organisms decayed and were fossilised.

But that evidence was not quite conclusive. Similar-looking structures can also be formed by non-living, geological processes. So Dr Papineau gave the rock samples to Matthew Dodd, his PhD student, to look at. Within the veins and nodules of the jasper that intrigued his boss, Mr Dodd found hollow tubes between 2 and 14 microns in diameter and up to 0.5mm long made of haematite, a mineralised form of iron oxide. Some of these filaments form networks anchored to a lump of haematite; others are corkscrew-shaped.

The team contends that these bear more than a passing resemblance to the networks of bacteria that live in hydrothermal vents—towering, crenellated structures, pictured above, that form in the deep ocean above the boundaries between tectonic plates, where superheated mineral-laden water spurts up from beneath the seabed. Well-preserved fossil remnants of these microbes have been found at many sites younger than Nuvvuagittuq, and they closely resemble the coiled and branching tubes that Dr Papineau and his colleagues have found.

Such a find is doubly intriguing because hydrothermal vents are seen as a plausible candidate for the cradle of life. Microscopic pores in the rock might have served as natural cell walls, and the chemistry of the water could provide exactly the sort of energy gradient that a primitive living cell would have needed to go about its biochemical business. Although the sorts of bacteria apparently found by Dr Papineau and his colleagues are too complicated to reveal much about the very earliest organisms, the suggestion that hydrothermal vents have played host to life for so long is a strike in the theory’s favour.

Bacteria to the future
The find—which will face fierce scrutiny from other palaeobiologists—has other implications, too. Most living organisms, including those that built the stromatolites, ultimately derive their energy from photosynthesis, the process by which plants and some micro-organisms convert sunlight into sugar. The creatures that live around hydrothermal vents are fundamentally different: no sunlight penetrates so deep into the oceans, so the food chains of such ecosystems are based on reactions between the dissolved chemicals that well up from the crust.

If Dr Papineau’s fossils are as old as he thinks, that implies that Earth was, within a few hundred million years of its formation, already playing host to very diverse sorts of life. One of the biggest questions in science is whether life is an inevitable and common consequence of the laws of chemistry, or a lucky one-off confined to Earth alone. If life got going on Earth so quickly, and was able to diversify so rapidly, it suggests the same might have happened elsewhere, too.

< 全文和訳例 >

科学者は、如何にして地球が形成されたのかに関して、説得力のある仮説を立てています：即ち、太陽系を構成する恒星と惑星などを誕生させたのと同じ宇宙塵や恒星間のガスが、およそ４６億年前に地球となるべく凝固したのです。もっとも、どのようにして、そして何時生命が誕生したのかという問題になると、それ程確信が持てなくなります。昨年、ある研究者のグループが、３７億年前のグリーンランドの岩の中からストロマトライト ― 光合成を行うバクテリアの死骸が累積された小さな階層構造を持つ海底の土塁 ― が存在していた証拠を発見しました。

今や、生命の起源は更に一層遡る可能性があります。つい最近ネイチャー誌に発表した様に、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのドミニク・パピヌーに率いられた研究ティームは、カナダのケベックにある３８億年から４３億年前にかけてのいずれかの時期にまで遡る岩から、彼らが生命体固有の特徴であると考えているものを確認しました。興味深いことに、パピヌー博士と彼の同僚の研究者達が発見した考えている生命の種類は、先述したストロマトライトを構成した生命体とは非常に異なっています。このことは、その誕生から間もない時期においてさえ、地球はいくつかの異なった種類の生命体を育んでいたことを示唆しています。

その問題の岩とは、ハドソン湾の東岸にある３キロメートルに及ぶ Nuvvuagittuq グリーンストーン・ベルトと呼ばれる岩礁上にあります。その岩礁は、溶岩が海水によって急速に冷却される際に形成される枕の様な形状の玄武岩から主として構成されています。パピヌー博士が２００８年にその岩礁を訪れた際、彼は通常とは異なる赤みを帯びた碧玉、即ち火山灰が圧縮されることで生成される奇妙な筋や小塊を内部に含む石英の一種、が露出しているのを発見しました。より詳細に調べてみると、直径５０～１００ミクロン（１ミクロンは１メートルの百万分の１の長さ）のリングがあることが判明しました。それが彼に興味を抱かせました：つまり、同様の特徴は、より時代的には新しいものの太古の昔に形成されたミネソタ州のビワビクやノルウェーのロッケンにある岩礁においても発見されていました。それらは、微生物の死骸が化石化した際に形成されたと考えられていました。

しかし、それは生命の起源に関する決定的な証拠ではありませんでした。似たような構造体は、生命現象とは関係のない地質学的な過程においても形成され得るのです。従ってパピヌー博士は、その点を確認する為に、彼が指導している博士課程の大学院生であるマシュー・トッドにその岩を託しました。彼の指導教官が興味を示した石英の筋や小塊の内側に、トッド氏は、酸化鉄が鉱石化したものである赤鉄鉱によって作られた、直径が２ミクロンから１４ミクロン、長さが最大０．５ミリメートルに及ぶ管の様な形状を発見しました。これらの細長い管のいくつかは、ネットワーク状に結びついて赤鉄鉱の塊に固定されていました；その他の管は、螺旋状になっていました。

研究ティームは、海底の熱水孔 ― このニュースタイトル下の写真に見られる様な、逆円錐状のギザギザとした形状を持ち、深海の二つのテクトニック・プレートの境界上で形成され、そこでは海床からミネラル（鉱物）に富んだ非常に高温に熱せられた海水が吹きあがっていますが、その熱水孔付近に棲息するバクテリアのネットワークと、単に一過性のレベルを超える類似性があると主張しています。保存状態の良いこれらの微生物の化石は、地質学的に Nuvvuagittuq よりも後に形成された多くの場所で発見されてきました。そしてそれらの化石は、パピヌー博士と彼の同僚による研究ティームが発見した、束になり分岐する細い管の形と良く似ています。

海底の熱水孔は、最初の生命誕生を可能にした場所として有力な候補であると考えられているので、今回の研究成果は一層興味深いものになります。海底の岩にある細孔は、細胞を格納する天然のシェルターとして機能し、そして海水中の化合物は、原始的な細胞がその生化学的な機能を遂行する為に正に必要としたであろう生理学的変化を可能にするエネルギーの供給を可能にしたのでしょう。パピヌー博士と彼の同僚によって発見されたバクテリアの種類は、最初期の生命体について多くのことを明らかにするにはあまりに複雑な形態であるかの様ですが、熱水孔が非常に長期間に渡って生命誕生の温床となる役割を担ったと示唆した点は、その仮説を裏付ける根拠なのです。

今回の研究成果 ― それは今後他の古生物学者の精査に服することになります ― は、他の内容も暗示しています。ストロマトライトとなる微生物を含む大半の生物は、その生命を維持する為のエネルギーを、究極的には植物や他の微生物が太陽光を糖分へと変換するプロセスである光合成から得ています。熱水孔の周辺に棲息している生物は根本的に異なっています：即ち、太陽光は熱水孔が存在する深海に達することはなく、従って、そこでの食物連鎖は地殻から湧き上がり溶解した物質間の化学反応に基づいています。

もしパピヌー博士が発見した化石が、彼がそうであると考えている様に古いものであれば、地球は、その誕生から数百万年以内に多様な生命体の揺り篭としての役割を果たしていたことを暗示します。科学の分野における最大の疑問点の一つは、生命の誕生は化学的法則の不可避的かつ一般的な帰結であるのか、それとも地球にのみ妥当する一回限りの幸運な偶然に過ぎないのかというものです。もし生命体が地球の起源から間もない時期に誕生し、かつ非常に急速に多様化することが可能であったとすれば、それは地球外でも同様のことが起きたかも知れないということを示唆しているのです。

To be continued.