生命の起源：シアノバクテリアが世界を変えた方法

要約

この記事では、シアノバクテリアが地球上の生命の物語で果たした重要な役割について探求します。核とオルガネラを欠くこれらの単細胞生物は、地球史上初めての大量絶滅と複雑な生物形態の出現の両方に責任がありました。光合成によって酸素を生成することにより、シアノバクテリアは地球の大気を変え、好気的生物の進化の道を開きました。また、植物細胞で光合成を担うオルガネラである葉緑体の祖先となったシアノバクテリアについても説明します。

地球の初期大気

35億年前、地球の大気は主に窒素、二酸化炭素、メタンでした。酸素は水などの分子に閉じ込められており、空気中には存在していませんでした。海には酸素を必要としない好気性微生物が生息しており、エネルギーを回収していました。

シアノバクテリアの出現

25億年から35億年前の間に、これらの微生物の1種が光合成能力を進化させました。これらの微生物、すなわちシアノバクテリアの祖先は、太陽光のエネルギーを利用して二酸化炭素と水を酸素ガスと糖に変えることができました。これにより、彼らは他の種に比べて大きな優位性を持ち、その個体数は急増しました。

大酸素化イベント

シアノバクテリアが酸素を生成する速度が吸収速度を上回ると、ガスは大気中に蓄積し始めました。酸素が豊富な空気は、他のほとんどの生物形態にとって有毒であり、約25億年前に大量絶滅を引き起こしました。この事件は、大酸素化イベントまたは酸素の大惨事として知られています。

ヒューロニア氷河期

余分な酸素はメタンと反応して二酸化炭素と水を生成し、それらはあまり熱を保持しないため、地球上で最初で可能性が高い最長の氷河期であるヒューロニア氷河期を引き起こしました。数億年間、惑星は一つの巨大な雪玉でした。

生命の多様化

酸素をエネルギー源とする好気性生物は、大気中の余分なガスを吸収し始めました。酸素濃度は上下し、現在の約21％に達するまで変動しました。酸素を利用できるようになったことで、生物は多様化し、より複雑な形態に進化するための推進力を得ました。

今日のシアノバクテリアと葉緑体

シアノバクテリアは今でも地球上のほとんどの環境に存在し、酸素を大気中に放出し、窒素を引き出すことによって植物を肥料にします。また、植物細胞で光合成を行うオルガネラである葉緑体の祖先にもなりました。

結論

シアノバクテリアは、地球上の生命の物語で重要な役割を果たしました。彼らは最初の大量絶滅を引き起こし、光合成によって酸素を生み出すことで複雑な生物形態の進化の道を開きました。彼らがいなければ、私たちは地球上の生命を認識することができませんでしたが、彼らのおかげで、地球上に生命が存在しなかったかもしれません。