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熱水噴出孔

生命誕生の場は深海か?熱水噴出孔周囲で電流発生を確認、複雑な有機物やDNAも合成?

熱水噴出孔が最初の生命誕生の場か?

 地球上の最初の生命はどこで誕生したのだろうか?

 それは難しいテーマだ。約40億年前の「地球生命の起源」では以下のようなプロセスが大筋で受け入れられている。原始地球ではメタン、硫化水素、アンモニア、水素などの還元的物質が豊富に存在し、それらが高温・高圧下で反応して生体分子がつくられ、鉱物表面で重合して高分子化し、紫外線が遮断された環境で細胞化したと考えられている。

 1953年、米国のミラーは原始地球大気を模倣した還元的ガス混合物(水素、メタン、アンモニア、水蒸気)中で放電しながら反応ガスを何回も循環し、種々のアミノ酸を生成した。以来、いろいろなガス・液体条件やエネルギー源(放電、紫外線、放射線、高速中性子、熱など)を用いて、多種多様な低分子の生体分子が非生物的につくられた。


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土星探査機「カッシーニ」の成果!エンケラドスに水素分子を検出、海と熱水噴出孔、生命の可能性

 土星の衛星エンケラドスに生命はぐくむ素材「水素分子」を確認

 氷に覆われた土星の衛星エンケラドスの奥深くで、熱いものがうごめいているようだ。NASAの科学者たちは、そのエネルギーが地球外生命をはぐくんでいる可能性もあるとしている。

 NASAの土星探査機カッシーニは、以前、エンケラドスから噴き上がるプルーム(水柱)の中を通り抜けてその成分の「味見」をし、塩類、単純な有機分子、アンモニアなど、生命の主要な構成要素が含まれていることを明らかにした。

 米サウスウェスト研究所の科学者ハンター・ウェイト氏が率いる研究チームは、4月13日に開かれた記者会見で、2015年10月にカッシーニが接近通過(フライバイ)を行った際に、エンケラドスから噴き出すプルームに水素分子が含まれていることを確認できたと発表した。


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約40億年前の地球最古の化石を発見!管状の微小な構造物、熱水噴出孔の微生物か?

 地球最古の化石とは?

 地球が誕生したのは約46億年前。太陽系の隕石や月の岩石の生成年代から、この頃、原始地球が形成されたと考えられている。月の形成時期も、45億5000万年前とされる。地球が誕生して間もない45億5000万年前から44億5000年前のマントルに由来する溶岩が、カナダ・バフィン島とグリーンランド西部で見つかったと、米カーネギー研究所の研究チームが2010年8月『ネイチャー』に発表している。

 では地球上の生命はいつごろ誕生したのだろうか?正式に認められているのは、34億年前のものである。場所はオーストラリアのピルバラ地方である。この場所には、34億年前の地層があり、2002年ごろから、生物の化石を発見したという報告があった。しかし、一部の専門家から岩石が鉱化した跡にすぎないのではないかとの意見が出され、10年近く議論が続いていた。

 化石は一見すると微生物の形をしており、素人目には生物だと判断してしまいがちだが、それだけではいけないらしい。偶然できた模様であるという反論があった。そこで、今回は3つの証拠を発見し、それを論文に記した。2011年8月21日の英科学誌「ネイチャージオサイエンス(Nature Geoscience)」に掲載された。


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クジラ遺骸が化学合成生物群集を全球スケールで分散!光のない世界で生きる不思議生物

 化学合成生物群集

 熱水噴出孔(hydrothermal vent)は地熱で熱せられた水が噴出する割れ目である。数百度の熱水は、重金属や硫化水素を豊富に含む。熱水噴出孔がよく見られる場所は、火山活動が活発なところ、発散的プレート境界、海盆、ホットスポットである。 熱水噴出孔は地球上ではふんだんにみられるが、その理由は地質学的活動が活発であることと、表面に水が大量にあることである。

 深海によく見られる熱水噴出孔周辺は、生物活動が活発であり、噴出する液体中に溶解した各種の化学物質を目当てにした複雑な生物社会が成立している。有機物合成をする細菌や古細菌が食物連鎖の最底辺を支え、そのほかにジャイアントチューブワーム・二枚貝・エビなどがみられる。

 このような、太陽の光の届かない深海底などにおいて,海底から湧き出す熱水や冷湧水に含まれる硫化水素やメタンに依存している生物群集を化学合成生物群集(Chemosynthetic community)という。深海であるにもかかわらず、大型の生物も多く、魚類やシロウリガイなどの二枚貝やハオリムシ、ユノハナガニといった生物がみられる。これらの多くは、体内に硫黄酸化細菌やメタン酸化細菌といった細菌を共生しており、それらがメタンや硫化水素から生成したエネルギーに依存している(このようなシステムを光合成に対して,化学合成という)。


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