笹木晃平特任研究員、高畑直人・助教（いずれも東大大気海洋研究所）らからなる研究チームは、初期の生命が呼吸に硫酸イオンを用いていた痕跡を発見した。成果は3月7日付で『Geochimica et Cosmochimica Acta』にオンライン公開された。
これまで堆積岩の同位体情報などから、40〜25億年前に硫黄を代謝する微生物が存在すると推定されてきた。しかし、太古の海では硫酸塩は濃度が非常に低いか、局所的に存在すると推測されていて、硫黄がどのように初期生命に組み込まれたのか未解明だった。
本研究では、オーストラリアのストレリー・プール層に堆積した約34億年前の浅瀬の岩石から、直径0.01mmほどの同心円構造（コロフォーム状構造）を持つ黄鉄鉱を発見。黄鉄鉱は鉄と硫黄から成る鉱物で、微生物の硫黄代謝により形成されることがある。堆積物で無機的に形成される黄鉄鉱は立方体のため、この構造はそれとは異なるプロセスで形成された可能性があった。この層からは微生物の化石らしき構造も発見された。
研究チームは黄鉄鉱組織内の硫黄同位体比の変動を、ナノスケール二次イオン質量分析計（NanoSIMS）を用いて高精度に分析することに初めて成功した。NanoSIMSは、岩石や鉱物の表面で元素組成や同位体比を高精度に分析できる装置。分析の結果、コロフォーム状黄鉄鉱の硫黄同位体分布が内部から外部へ20‰以上変化することを明らかにした。この同位体比の傾向は、微生物が硫酸を用いて有機物を分解し代謝を行ったことを示唆する。加えて、NanoSIMSを用いたイオンマッピング像の分析により、炭素イオンがコロフォーム構造の内部だけでなく外縁にも存在することなどが判明し、微生物由来の有機物の存在を明らかにした。この結果は、34億年前の浅瀬に硫黄で呼吸する生物がいたことを意味する。
本研究では、酸素が少なかった太古において、局所的に硫黄に富んだ環境で初期生命が存在したことを示唆する。これは初期地球の元素循環と生命活動の理解につながるほか、低酸素下で生命が代謝方法を得た過程を解明する手がかりとなる。今回の研究は生命起源の研究や火星生命探査などへの応用されることが期待される。
論文情報
Kohei,S.,Naoto,T.,Akizumi,I.,Takeshi,K.,Kenichiro,S..(2026). Microbial activity preserved in 3.4 Ga colloform pyrite: A micro–scale sulfur isotope analyses. Geochimica et Cosmochimica Acta, 419, 254-268.
doi: 10.1016/j.gca.2026.03.005
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硫黄で呼吸する初期生命の存在の痕跡を発見 2026 IUSTITIA.BG – Investigations 2009-2025 2026-04-26 02:00:20
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