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光合成生物の大繁殖

Posted By yoriya On 2007年6月28日 @ 8:15 PM In ①進化・適応の原理 | No Comments

前回の『光合成生物の誕生』 [1]に続けて、光合成生物、特に酸素発生型のものについて考えてみたいと思います。

酸素発生型光合成生物であるシアノバクテリアは27億年前に大繁殖しています。
この大繁殖によって、大気中の酸素濃度が増加していくのです。

今回は大繁殖の原因とその影響をみてみたいと思います。

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【地球環境の変化】
水星や金星などには強い磁場がありません。地球にも27億年以前には強い磁場はなかったのです。ところが、27億年前に突然強い磁場が誕生しました。

この磁場の誕生が生物を画期的に進化させます。
それまで太陽風により地球まで到達していた生物に有害な荷電粒子(主に陽子・電子)は、磁気圏のバリアに遮られるようになりました。
つまり、海面近くの環境でも生物が存在できるようになったのです。








■ストロマトライト■ストロマトライトの垂直断面
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藍藻類(シアノバクテリアとも)の死骸と泥粒などにより作られる
層状の構造をもつ岩石で、特に内部の断面が層状になっている
ものをストロマトライトと言います。
これは27~18億年前に大量に蓄積されています。


つまり、それまでは荷電粒子の届く環境では、遺伝子が傷つけられてしまい生物は増殖することは困難であったのが、海面近くの環境の危険性が低下したことによって、光合成を行う生物は、より安全に、より活発に、海面近くで増殖できるようになりました。磁気バリアの誕生によって、シアノバクテリアは大繁殖し(増殖し)、地球の酸素濃度の上昇スピードに拍車がかかっていきます。

酸素発生型光合成生物(シアノバクテリア)が誕生するまでの海は酸素のない状態であり、海水には鉄がイオンの状態で溶けていました。
それが、酸素が供給されることによって、鉄イオンが酸化され水酸化鉄として沈殿していきます。
※現在、我々が使用している鉄はこのようにしてでき、海の色も黒色から現在の青色へと変化していきます。

さらに酸素が増加すると、海水中の酸素と鉄イオンとの濃度がつりあい(平衡になり)ます。海水中の鉄がなくなると、やがて酸素は大気中へと付け加わることとなります。


【酸素による汚染】
前述のように、地球の大気中に酸素を大量に供給しはじめたのはシアノバクテリアの大繁殖からです。では、酸素が付け加えられる前の大気はどんなものだったのでしょうか?
それは、酸素が極めて少ない(無いに等しい)、二酸化炭素と窒素を主とする大気だったのです。

酸素のある大気は、酸素のない大気に比べると、生物にとっては大きな差となります。現在の生物は大部分は酸素を無毒化し、有効利用するシステムをもっています。それは細胞の中にあるミトコンドリアという器官の働きによって行われています。

酸素のない時代の生物にとって、酸素のある環境は、生きてはいけない環境だったはずです。酸素が細胞内に入れば、酸化によって体内の成分が分解されてしまいます。つまり、ミトコンドリアをもたない生物にとって、酸素は猛毒として作用します。

27億年前に大量に酸素が供給されはじめると、その当時生きていた大部分の生物にとっては、とんでもない地球環境破壊=地球規模の酸素による汚染がはじまったのです。
おそらく、当時の生物の大半は絶滅の危機に瀕していたし、絶滅したものもあったと思われます。

この酸素汚染による絶滅の危機を乗り越えたものが次なる進化を遂げたのです。




長文にお付き合い頂きありがとうございました m(_ _)m

by 村田頼哉

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