2008年08月20日(水) 12時00分

砒素で光合成するバクテリア：原始の地球環境を解明する手がかり（WIRED VISION）

カリフォルニア州のモノ湖近くにある悪臭ただよう温泉で発見された下等なバクテリアの塊から、光合成の仕組みがまだあまり進化しておらず、現状のような大気が存在しなかった地球の初期の様子を垣間見ることができる。

米国の科学者チームが発見したこのバクテリアは、光合成をするのに酸素を必要としない。酸素の代わりに、原始地球の火山の噴火口に豊富に存在した砒素を利用する。

科学者たちによれば、このバクテリアの祖先は、砒素を使って二酸化炭素から酸素を分離し、後に多様な生物が繁栄することになる、酸素の豊富な環境を形成するのに貢献したという。

「酸素を吐き出せば、あらゆる生物が誕生する。これは、地球の進化の『第1章』だ」と、米国地質調査所(USGS)の生物地球化学者Ronald Oremland氏は言う。Oremland氏は、8月15日付けの『Science』誌に発表された、このバクテリアに関する論文の執筆者の1人だ。

通常の光合成では、植物や一部のバクテリアは、水と二酸化炭素から炭水化物を合成して栄養素として利用し、水の分解によって生じた酸素を大気中に放出する。この過程は、水分子から供与される電子によって推進される。

しかし、この仕組みが発達したのは、最初の単純な単細胞生物が進化してからおよそ10億年経った、約25億年前のことだ。

それまでの10億年間は、光合成といっても原始的な形のもので、水を分解する能力がなかった。水の代わりに、硫化水素や鉄の一種など、他の化合物を利用していた(最近になって、火星にそうした鉄が見つかっている。地球外生命に強い関心を持つ者にとっては期待できる発見だ)。

科学者チームは、初期の光合成をしていた生物は、砒素も利用していたのではないかと考えた。現存する生物の中でも、20種以上のバクテリアと藻類が、砒素を利用している。こうした生物は進化の過程で広範囲に存在し、古代から連なる系統を示唆している、とOremland氏は言う。時を経てわかりにくくなっているが、共通の祖先があるというのだ。

モノ湖の温泉で発見され、まだ命名されていないこのバクテリアは、原始の地球に似た酸素の欠乏した環境に生息でき、砒素を利用して光合成を行なった最初の生物につながる直系の子孫と考えられる。

このバクテリアは、硫化水素や鉄を栄養源とする類似の生物とともに、10億年も早くから酸素を供給し、大気を穏やかで呼吸可能な、われわれの知っている状態に整えた。

「必要なのは、日光と地表の温泉だけだった」と、Oremland氏は述べた。

Science誌の「カリフォルニア州モノ湖における、砒素(III)を利用した酸素非発生型光合成」を参照した。

http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20080820-00000002-wvn-sci