微化石と堆積岩を対象とした新アプローチ法による初期原生代の生物進化の要因の解明

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本研究では約20億年前の海洋における(1)微生物の多様化や真核生物の存在の実証、(2)当時の微生物の膜組成や代謝の制約、(3)進化の要因となったであろう異常な元素フラックスの実証、によって地球生命史の大転換点である初期原生代の特異的元素循環と生物進化との関係を明らかにすることを目指した。(1)約19億年前のガンフリント層微生物化石に対する顕微鏡及び電子顕微鏡による詳細な観察によって真核生物らしき形態を含む複数の新種を発見し、今まで以上の微生物形態の多様性を実証した。(2)ほぼ非破壊で母岩から分離したガンフリント層微化石に対して2次イオン質量分析計を用いた微小領域分析を実施し、炭素，窒素，硫黄だけでなく, リン，モリブデン等の特定の酵素や膜脂質に由来する元素を見出し、当時の微生物が現代と同様の酵素金属やリンを用いた代謝を行なっていたことを明らかにした。またこれは微化石の代謝様式の特定を可能にする新たな手法として有用であると考えられる。(3)原核生物の多様化や真核生物の登場した時代である初期原生代は超大陸形成に伴う全球規模の火成活動の存在及び、その地熱により大量の有機物が石油化した痕跡が世界各地で見られる。このような当時の特異的な地質現象は生命進化に何らかの影響を与えたのか。これを検証するため約20億年前ザオネガ層の堆積岩に対し地球化学的研究を行なってきた。特に段階燃焼窒素同位体比測定によって、石油状物質のフラックス変化に伴う堆積岩の窒素同位体比の正異常を見出した。これは20億年前後の火成活動によって石油化した再生産炭素および窒素が、栄養源として多量に生物圏に供給されリサイクルされるようなユニークな元素循環の存在を示唆している。このような特異性は初期原生代における生命進化の一つの要因となった可能性があり、初期生命進化の要因という大きな学術的命題の解決に寄与すると期待される。