MIT地球化学者のチームは、地球上の最初の動物のいくつかが現代の海スポンジの先祖である可能性が高いことを示唆する非常に古い岩で新しい証拠を発掘しました。
研究で 今日登場 で 国立科学アカデミーの議事録、研究者は、5億4100万年以上前の岩に古代のスポンジによって残された可能性のある「化学化石」を特定したと報告しています。化学化石は、その後数億年にわたって堆積物で埋葬され、変換され、保存されてきた生きた生物に由来する生体分子の名残です。
新しく同定された化学化石は、複雑な生物の細胞膜に見られるコレステロールなどの地質学的に安定したステロールである特別なタイプのステランです。研究者は、これらの特別なステランをデモスポンゲとして知られる海スポンジのクラスにたどりました。今日、デモスポンゲは多種多様なサイズと色があり、柔らかくてスクイーズのフィルターフィーダーとして海全体に住んでいます。彼らの古代のカウンターパートは、同様の特性を共有しているかもしれません。
「当時のこれらの生物がどのように見えたのかは正確にはわかりませんが、それらは絶対に海に住んでいて、柔らかくていたでしょう。シリカの骨格はありませんでした」
スポンジ固有の化学化石のグループの発見は、デモスポンゲの祖先が進化した最初の動物の1つであり、地球の主要な動物グループの残りの部分よりもはるかに早くやった可能性が高いという強力な証拠を提供します。
召喚状を含む研究の著者は、主著者であり、元MIT EAPSクロスビーポスドクの仲間であるルブナシャワールであり、現在はカリフォルニア大学のリバーサイドのカリフォルニア大学のゴードンラブ、コーネル大学のベンジャミンウベージ、アレックスザンバゲのジョマークのアレックスザンゲッジ、パコンデナスのジョマーク研究のアレックスザンゲージ、パコクルデナスのジョマーク研究のゴードンラブとともにニューヨーク大学環境科学林業大学のジナー。
ステロイドのスポンジ
新しい研究は、グループが2009年に最初に報告した結果に基づいています。その研究では、チームは古代のスポンジに由来するように見える最初の化学化石を特定しました。彼らはオマーンの露頭から岩サンプルを分析し、30炭素（C30）ステロールの保存された残骸であると判断した驚くべき豊富なステランを見つけました。
ステランは、非常に古く、エディアカラン時代に形成された岩石で発見されました。これは、約5億4100万から約6億3500万年前に及びます。この期間は、カンブリア紀の直前に行われ、地球が複雑な多細胞寿命の突然の世界的な爆発を経験しました。チームの発見は、古代のスポンジがほとんどの多細胞寿命よりもはるかに早く現れ、おそらく地球の最初の動物の1つであることを示唆しました。
しかし、これらの発見が発表された直後、代替仮説は、化学物質が他の生物グループまたは非生物の地質プロセスによって生成された可能性があることを含む、C30ステランの起源を説明するために渦巻いていました。
チームは、この新しい研究は、古代のスポンジがこの特別な化学記録を残したという以前の仮説を強化していると言います。
ビルディングエビデンス
「ステロールや同等の膜脂質がない場合、あなたは真核生物ではありません」と召喚状は言います。
ステロールのコア構造は、4つの融合炭素リングで構成されています。生物の特定の遺伝子が生成できるものに応じて、追加のカーボンサイドチェーンと化学的アドオンは、ステロールの構造に付着して拡張できます。たとえば、ヒトでは、ステロールコレステロールには27の炭素原子が含まれていますが、植物のステロールには一般に29の炭素原子が含まれています。
「30の炭素を備えたステロールを見つけることは非常に珍しいことです」とシャワールは言います。
研究者が2009年に特定した化学化石は、30炭素ステロールでした。さらに、チームは、デモスポンジに共通する遺伝子によってコードされる特徴的な酵素の存在のために、化合物を合成できると判断しました。
彼らの新しい研究では、チームはこれらの化合物の化学に焦点を合わせ、同じスポンジ由来の遺伝子が31炭素原子（C31）でさらにまれなステロールを生成できると認識しました。 C31ステランの岩サンプルを分析すると、前述のC30ステランとともに、驚くほど豊富に発見されました。
「これらの特別なステランはずっとそこにありました」とシャワールは言います。 「彼らを探し出し、彼らの意味と彼らがどこから来るのかを本当に理解するには、正しい質問をする必要がありました。」
研究者はまた、現代のデモスポンゲのサンプルを入手し、C31ステロールについて分析しました。彼らは、確かに、岩石に見られるC31ステランの生物学的前駆体 – が現代のデモスポンのいくつかの種に存在することを発見しました。さらに一歩進んで、彼らは化学構造を検証するための参照基準として、ラボ内の8つの異なるC31ステロールを化学的に合成しました。次に、数億年にわたって堆積、埋葬、加圧時にステロールがどのように変化するかをシミュレートする方法で分子を処理しました。彼らは、そのような2つのステロールのみの生成物が、古代の岩サンプルで見つけたC31ステロールの形と正確な一致であることを発見しました。 2つの存在と他の6つの存在は、これらの化合物がランダムな非生物学的プロセスによって生成されなかったことを示しています。
複数の調査ラインによって強化された調査結果は、古代の岩で発見されたステランは、地質学的プロセスではなく、生物によって実際に生成されたという考えを強く支持しています。さらに、これらの生物はおそらくデモスポンゲの祖先であり、今日まで同じ一連の化合物を生産する能力を保持しています。
「これは、岩にあるもの、スポンジにあるもの、化学研究所で作ることができるものの組み合わせです」と召喚状は言います。 「あなたは、これらのスポンジが地球上で最も初期の動物の中にあることを指摘して、3つの支持的で相互に同意する証拠を持っています。」
「この研究では、バイオマーカーを認証する方法を示し、信号が汚染や非生物学的化学ではなく生命から本当に生まれていることを確認します」とシャワールは付け加えます。
チームがC30とC31ステロールが古代スポンジの信頼できるシグナルであることを示した今、彼らは世界の他の地域から古代の岩の化学化石を探すことを計画しています。彼らは、これまでサンプリングした岩から、堆積物とスポンジがエディアカラン時代にしばらく形成されたことを知ることができます。より多くのサンプルを使用すると、最初の動物の一部が形成されたときに絞り込む機会があります。
この研究は、一部には、MIT Crosby Fund、Distinguished Doctoral Fellowshipプログラム、Simons Foundation Collaboration on the Origins of Life、およびNASA Exobiologyプログラムによって支援されました。
#地球上の最初の動物は海のスポンジだったかもしれないと研究は示唆している #MITニュース