ルカは地球上のすべての生命の祖先です。しかし、その起源は地球をはるかに超えた影響を及ぼします。生物学

F科学者たちにとって、私たちの最も古い祖先はアダムやイブではなく、ルカでした。ルカは私たちとはまったく似ていませんでした。それは単細胞細菌のような生物でした。あ 最近の研究 英国を拠点とする科学者チームは、この著名な先祖に関するかなり衝撃的なニュースを伝えた。ルカは、可能な限り古い時代に生きていたにもかかわらず、驚くほど現代の細菌と似ていました。さらに、ルカは、今日地球上に痕跡を残していない他の生物の繁栄したコミュニティの中で生きていたようです。

ルカ（地球上のすべての既知の生命の祖先である最後の普遍的共通祖先の略）は、42億年前に誕生したようです。当時、私たちの惑星はエデンの園ではなく、地球上の地獄のようなものでした。巨大な隕石が衝突し、世界を吹き飛ばし、その破片の一部から月を作り出した宇宙衝突から回復した、沸騰する火山塊でした。 40億年前以前の地質年代がギリシャの冥界の神ハデスにちなんで冥王代と呼ばれるのには十分な理由があります。

もしルカが本当に古代でありながら、すでに非常に洗練されており、生態系全体に組み込まれていたとしたら、私たち自身の起源の理解をはるかに超えた驚くべき意味が存在します。それは、生命が地球上でできる限り早くに誕生したに違いないことを示唆しています。これはつまり、適切な条件と材料があれば、生命は一部の科学者が信じているような極めて稀でありそうもない偶然ではなく、むしろほぼ必然であり、したがって宇宙に豊富に存在する可能性が高いことを意味します。

ルカの存在はダーウィンの進化論の当然の帰結であり、微生物からクジラに至るすべての生物は、一本の広大な生命の樹の中で初期の生物の子孫であるという。私たち人類は、約600万年から800万年前に生きていたチンパンジーやボノボと共通の祖先を持っています。すべてのサルと類人猿は、約 2500 万年前に共通の祖先から分岐したと考えられています。ツリーを十分に遡り続けると、すべての哺乳類の共通の祖先が見つかり、次にすべての脊椎動物の祖先が見つかります。

ルカは、すべての生命の 3 つの領域、真核生物 (動物、植物、菌類を含む)、細菌、古細菌 (別の種類の微生物) が 1 つの茎に集まる点を表しています。これがいつ起こったかについては、数十年にわたり議論の対象となっている。ルカはかつて約35億年から38億年前、冥王代の外で快適に暮らしていたと考えられていた。しかし、最近の研究では、それはさらに過去に遡ります。

私たちがルカについて何も知ることができるとは思えないかもしれません。これほど古い生命の化石記録はなく、地球がどのようなものであったかを知る手がかりとなる当時のままの岩石もほとんどありません。しかし、科学者は分子系統学の技術を使用して、そのような初期の生物について推論することができます。現在生きている生物の遺伝子配列を比較することで、それらの類似点と相違点から、さまざまな種が進化の系統樹の別々の枝として分岐した順序や、それらの共通の祖先がどのような遺伝子を持っていたかを解明することができます。そして、遺伝子の突然変異がそのような違いを生み出す速度がわかれば、分岐がいつ起こったかを推定できる「分子時計」が得られる。

現在生きている生物に関する遺伝情報のみに基づいて、このような分析を地球初期のルカまで遡るのは至難の業です。このような古代の祖先生物の再構成されたゲノムは、単に最良の推測にすぎず、それでもまだ斑点があります。だからこそ、ルカの年齢と性格については議論が分かれている。しかし、現代の生物に関するより多くの遺伝情報を収集するにつれて、この仕事はより信頼性の高いものになります。

L7月、ブリストル大学の研究者が率いるチームは、ルカが1億年の差で42億年前に生きていたという結論を示した最先端の分子系統学的研究について報告した。これは範囲内ではありますが、以前のいくつかの推定の最も古い端に近いものです。

この冥王代の地球には呼吸可能な空気がありませんでした。今日の酸素は、植物と細菌による光合成によって生成されますが、光合成はずっと後に始まりました。新しい研究の共著者であるエクセター大学の地球システム科学者ティム・レントン氏は、大気には大量の二酸化炭素が含まれており、その結果、「空は今日よりも青くなかったかもしれない」と述べている。メタンのもやの影響でオレンジ色がかった可能性もあります。

当時、地球は完全に海に覆われ、波の上に数個の火山島が突き出ているだけの水の世界でした。さらに、ミネソタ州ノースフィールドにあるカールトン大学の海洋微生物学者リカ・アンダーソン氏は、「地球の自転が速くなり、1日の長さが12時間になった」と述べています。そして月が今よりも近かったので、潮の流れも強かったのです。」

ルカはどうやって生き延びたのでしょうか？系統発生分析により、それが周囲の単純な分子、特に二酸化炭素と水素から自らを養うために必要なすべての分子機構、つまりタンパク質酵素を備えていたことが示されました。海面に生息しているので、その両方を大気から得た可能性があります。あるいは、ルカは深海のいわゆる熱水噴出孔からそれらを収集した可能性があります。そこでは、火山の熱が岩の亀裂に熱水を送り、煙突のような地層から流れ出て、ミネラルと溶存ガスが豊富に含まれています。研究者の中には、生命そのものがそのような深い噴出孔で始まり、隕石衝突の惨事から守られたのではないかと考えている人もいます。

そうなるとルカは化学独立栄養生物、つまり地質学的過程で形成される単純な化学物質から必要な化学物質を作ることができる生物となるだろう。しかし、生態系内の他の生物による代謝反応で作られる化学物質に依存する従属栄養生物だった可能性もある。いずれにせよ、新しい研究は、ルカが非常に複雑な代謝酵素機構を持っていたことを示しています。それは生命の大まかな初稿ではなく、すでにかなり洗練され洗練された作品であり、それがすでに進化していたことを示唆しています。歳。

ルカはおそらく「一人で生きていたわけではない」とレントンは言う。複雑な有機分子を作ることで、他の従属栄養生物が繁栄できる環境を作り出し、おそらくその一部はルカそのものを飲み込むことによっても成長しただろう。ブリストル研究チームのリーダーの一人である古生物学者フィリップ・ドナヒュー氏は、「他の昆虫がその老廃物をもとに生計を立てるためのニッチを作り出していただろう」と語る。

研究者らは、ルカの隣人には、今日の多くの微生物（腸内微生物を含む）と同様にメタン（CH4）を生成し、それによって炭素と水素を大気中に戻す微生物が含まれていた可能性があると考えている。 「これによりリサイクル ループが生まれ、全員の生産性が向上します」とレントン氏は言います。もしルカが実際に噴出孔に住んでいたとしたら、そのコミュニティの一部の人々は噴出孔の流体に含まれる硫黄や鉄を燃料として使用したかもしれない、とアンダーソン氏は言う。あ 最近の研究 ツーソンにあるアリゾナ大学の研究者らは、硫黄含有アミノ酸と金属結合アミノ酸が、ルカとその祖先によってタンパク質を作るために最初に使用されたものの一つであることを発見し、その考えを支持しています。

研究者らはまた、ルカがウイルス感染から身を守る一種の免疫システムを持っていたことも発見した。現在の一部の細菌は、CRISPR-Cas と呼ばれる防御システムを備えています。これは、ウイルスゲノムの一部を宿主の DNA に縫い込み、私たち自身の免疫システムと同じように、過去の感染の分子記憶を作成して防御反応を促進します。 Luca の再構成されたゲノムには、CRISPR-Cas のような装置への指示が含まれているようで、その生態系にウイルスが蔓延しており、潜在的な問題となっていることが示唆されています。

一部の研究者は現在、ウイルス（宿主細胞の機構を乗っ取って自らを複製する寄生虫）は、DNA複製による生命の仕組みの必然的な結果であると信じているため、これはおそらく驚くべきことではない。 「私はウイルスを生命にとって普遍的なものだと考える傾向があります」とアンダーソンは言います。しかし彼女は、当時のウイルスが今日のウイルスのように見えるとは想像もしていないと付け加えました。「ですから、Luca に CRISPR システムが存在することを知って少し驚きました。」これは、このような古代生物の洗練されたキットです。

しかし、ウイルスが蔓延する世界は必ずしも悪いことではありませんでした。それどころか、ウイルスは初期の地球でこのような豊かな生態系を作り出すのに役立ったのかもしれません。ウイルスは新しい遺伝子を宿主の DNA に貼り付けることができるため、「水平遺伝子伝達」によってある生物から別の生物に遺伝物質を運ぶ媒体として機能します。これは、生物が直接関係することなく遺伝子を共有する方法です。ルカの生態系は、ウイルスを利用した遺伝子共有の温床であり、系統と自然選択による従来のダーウィン進化論によって生じた可能性を超える多様性を誘導した可能性がある。

私この見方では、初期の生命の樹は樹というよりも、密につながった網でした。 （ある意味、それは今でもそうです。）そして、それらの豊かな古代の生物圏から、ルカだけが現代の子孫を残しているのは少し悲しいように思えるかもしれませんが、それでも、遺伝子の水平伝播によって、この失われた遺伝的世界の小さな断片がルカ自身の中に埋め込まれたのかもしれません。

アンダーソン氏は、ルカの尊い年齢については、地質学的記録など他の情報源からさらに確認する必要があると述べている。そしてドナヒューも「ルカについては、確かに存在したということ以外には何も言えないと思う」と認めている。しかし、この研究が最終決定ではないことは確かです。 「確かに、今後はさらに多くのことが起こると思います」とアンダーソンは言います。 「私たちのツールとデータはどんどん改良されており、地球化学者はより賢い方法を使って時間を遡り、初期の地球とその住民がどのようなものだったのかを推測しています。」

もしそれが成り立つなら、ルカの古代性は、なぜ宇宙には生命がほとんど存在しないのかについてのこれまでの議論を覆すことになるようだ。 「これらは、地球上に生命が誕生するまでに約10億年かかったという証拠に基づいています。つまり、これらの初期の段階は困難であるか、可能性が低いことを意味します」とドナヒューは言う。しかし、42億歳ですでにかなり高度に進化したルカは、「人生（を始める）ことはそれほど難しいことではないことを教えてくれます。」とレントン氏は言う。おそらく初期の火星や初期の金星など、液体の​​水がある惑星のいたるところで始まる可能性があります。」

他の恒星の周囲にある惑星を天文学的に調査した結果、地球に似た惑星はそれほど珍しいものではないことが示唆されています。それでも、私たちの惑星には、太陽放射から私たちを守る磁場、漂流小惑星を掃討する大きな隣接惑星（木星）、潮を生み出す月。

さらに、レントン氏は、課題は単に生物圏を立ち上げることではなく、それを継続させることである、と述べています。故科学者で発明者のガイア理論が主張するように、「生命が居住可能な環境を維持できるように、生命が惑星環境に影響を与えること」です。レントンが緊密に協力したジェームズ・ラブロック。彼は、一度始まってしまえば、ガイア流の生物圏維持はかなり一般的になるはずだと信じています。 「したがって、私は、他の生物圏が発見されるのを待っていると予測しています。」