カナダ北部では、地球の初期の頃の岩石層が出現しており、それらは約40億年前のものである可能性があります。当時の微化石の可能性のある初期のいくつかの発見の後、研究者たちは現在、初期の生物に由来する可能性のある追加の化石構造を発見しました。それは長さ約1センチメートルの茎であり、そこから平行なフィラメントが伸びています。それらの間には、何百もの円形または管状の構造があります。研究チームによると、これらの複雑な構造の配置と化学組成から、それらが純粋に非生物的に生じた可能性は低いという。したがって、これらは既知の最古の生命の痕跡である可能性があります。
私たちの地球上に生命がいつ誕生したのかはまだ不明です。初期の生物の壊れやすい細胞は保存されていないため、明確な化石が不足しています。したがって、研究者は間接的な証拠、たとえば、通常は生きた細胞の活動によってのみ生じるミネラルや化合物に依存しています。糸状または丸い化石の形をした印象的な微細構造は、初期の単細胞生物または生物のコロニーの遺物である可能性もあります。同時に、地球化学的プロセスによって非常によく似た構造が生成される可能性もあり、そのような非生物的遺物と本物の微化石を区別することが困難になります。これが、生命の初期の痕跡の可能性を示すこれまでの発見が物議を醸している理由の 1 つです。これには、2017年にカナダのケベック州にあるいわゆるヌブアギトゥク岩石帯で発見されたヘマタイトの小さなフィラメントも含まれています。この岩石層は 37 億年から 42 億 8 千万年前のものと推定されており、これらの構造物が既知の最古の生命の痕跡である可能性があることを意味します。
複雑な分岐構造
しかし、その後、他の研究者たちは、これらの構造が実際に生物に由来するのかどうかを疑問視しています。彼らは、「化学庭園」としても知られる、非常によく似た非生物的構造がアルカリ性流体中に生じる可能性があると主張した。これが、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジのドミニク・パピノー率いる科学者たちがヌブアギトゥク岩石帯からのさらなる岩石サンプルを調査した理由の 1 つです。マイクロトモグラフィーとイオンビーム分析を使用して、彼らは握りこぶしサイズの岩石サンプルを検査し、その内部構造の何千枚もの画像を作成しました。これらのスキャンから、チームは岩石に含まれる微化石の 3 次元の高解像度モデルを作成しました。さらに、さまざまな顕微鏡および分光学的方法を使用して、100 マイクロメートルの薄さの岩石部分の化学組成と鉱物組成を分析しました。
分析の結果、これまでに確認された糸状のフィラメントに加えて、岩石の中に隠れたもっと複雑な構造が存在することが判明した。これらは、長さ約 1 センチメートルの茎からなり、そこから平行な枝が伸びています。パピノーらの報告によれば、これらの糸状の曲がりくねった延長部分は、平均して厚さが16マイクロメートル、長さが最大100マイクロメートルである。これらの分岐構造の間には、多数の短い糸と長さ約 120 マイクロメートルの楕円形構造が何百も存在します。 「これらの不規則な楕円体は通常、グループで発生し、通常はフィラメントに対して直線的かつ平行に配置されます」と研究チームは書いています。また、やや大きめのロゼット状のヘマタイト構造や、内部構造が糸状の球状のものもあります。すべての構造物には、今日鉄を加工するバクテリアによって生成される酸化鉄鉱物とグラファイトの形の炭素が含まれています。
構造は非生物的に完全に説明できない
研究チームによると、新たに発見された構造の複雑な形状と構成は、それらの少なくとも一部が生物学的に生じた可能性を示唆しているという。 「非生物的な実験ではフィラメント束のいくつかの単純な特徴を説明できるが、我々が調べたサンプルではこれらの特徴はどれも見つからなかった」とパピノーらは報告している。 「ヌブアギトゥクの岩石で見つかった赤鉄鉱のフィラメントは、既知の化学庭園での観察と一致しません。」たとえば、そのような非生物的プロセスでは、そのような複雑な平行分岐構造を生成することはできません。逆に、そのような分岐した形態は、最近の地球史の多くの微生物の化石から知られています。これらには、とりわけ、海底火山地帯の熱水噴出孔上の鉄酸化細菌の痕跡が含まれます。
したがって科学者らは、古代ヌブアギトゥク岩石の微細構造が実際には初期の生物に由来する可能性が非常に高いと考えています。 「私たちの研究は、37億5,000万年から42億8,000万年前の間に地球上にさまざまな種類の細菌が存在したことを強く示唆しています」とパピノー氏は言う。 「これは、地球が形成されてから約 3 億年後に生命が発生した可能性があることを意味します。地質学的基準からすると、これは早いことです。」もしこれが確認されれば、地球外生命体の探索にとっても広範な意義を持つことになるだろう。 「適切な条件下で生命がこれほど急速に進化できるのであれば、他の惑星にも生命が存在する可能性が高まります」とパピノー氏は言う。
出典: Dominic Papineau (University College London) 他、Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.abm2296
