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新しい方法で古代の岩石から地球の原始生命の痕跡を発見

ウィル・ダナムワシントン（ロイター） - 科学者たちは、古代の岩石に含まれる生物の化学的指紋を認識する新しい方法を使用して、地球上で最も古い生命の兆候のいくつかを検出した。このアプローチは、地球外の生命の探索にも有望である。研究者らは、地球の年齢が現在の約4分の1だった南アフリカの約33億年前の岩石の中に微生物の生命の証拠を発見した。彼らはまた、南アフリカの約25億年前の岩石の中で、酸素を生成する光合成（太陽光をエネルギーに変換する）に携わった微生物が残した分子の痕跡も発見した。科学者らは、機械学習を利用して、古代の岩石の中で微生物、植物、動物などの生物学的起源を持つ有機分子と非生物起源の有機分子を90%以上の精度で区別するアプローチを開発した。この方法は、生物学に特有の化学パターンを識別するように設計されました。ワシントンにあるカーネギー科学研究所の鉱物学者で宇宙生物学者であり、今週雑誌「米国科学アカデミー紀要」に発表された研究の共同筆頭著者であるロバート・ヘイゼン氏は、「驚くべき発見は、高度に分解された分子から古代生命のささやきを引き出すことができるということだ」と語った。 「これは古代の生命を探す方法におけるパラダイムシフトです。」「私たちは炭素を豊富に含む分子を収集して濃縮し、何千もの小さな分子フラグメントを特定する方法でそれらを分析し、その後機械学習でその分布を調べます。人間の目はさまざまな分子の何百、何千もの小さな「ピーク」を見るだけですが、機械学習手法は、かつて生きていた分子と生きていない分子を区別する微妙なパターンを明らかにします」とヘイゼン氏は語った。地球最古の生命の証拠を探す科学者たちは、主に化石生物の発見に頼ってきました。地球は約45億年前に誕生しました。その最初の生命体は、おそらく数億年後に海の熱水噴出孔や地上の温泉で発生した微生物であった可能性があります。生物の決定的な最古の化石は、オーストラリアにある約 35 億年前のストロマトライトと呼ばれる小山のような微生物の堆積物と、南アフリカにある同様の年代の微生物マット構造です。しかし、そのような化石は非常に希少です。初期生命の証拠を見つけるもう 1 つの方法は、古代の岩石の中で生体分子 (生物に関連する化学物質) の痕跡を探すことです。新しいアプローチはその道をたどります。たとえば、研究者らは、時間をかけて地球の大気に酸素を供給し、複雑な好気性生物の進化を可能にする酸素を生成する光合成が、この種のデータによって以前に記録されているよりも8億年以上前に海洋細菌によって進行していたという有機分子証拠を発見した。「地球が酸素を含むようになったのは25億年前か、もしかしたらそれより少し早いことは、他の証拠からもよく知られていた。したがって、我々は、記録をさらに遡らせるという見通しとともに、初めて説得力のある化石有機分子証拠を提供した」とヘイゼン氏は語った。糖や脂肪などの脂質などの古代の生体分子はすべて消滅し、ほんの一握りの炭素原子を含む小さな断片に断片化されています。しかし、それらの断片の分布は、生物と非生物の一連の有機分子で著しく異なります。「まず、有機分子を使って生命の兆候を識別できる年齢が、16億年から33億年へと約2倍になりました」と、研究共同主著者でカーネギー科学研究所の鉱物学者、宇宙生物学者、データサイエンティストであるアニルー・プラブ氏は述べた。「第二に、このバイオシグネチャー技術は、生命と無生命だけでなく、光合成生物などのさまざまな種類の生命を区別することができます。第三に、私たちの論文は、元の生体分子がすべて分解されている場合でも、機械学習が古代の岩石に含まれる生命の指紋をどのように識別できるかを示しています」とプラブ氏は述べた。NASAの探査機は、地球の隣の惑星にかつて生命が存在したかどうかを探るため、火星の岩石サンプルを収集した。土星の衛星エンケラドゥスやタイタン、木星の衛星エウロパなど、太陽系の他の目的地にも生命探査の可能性が秘められています。研究者らは、生命の証拠を特定するためのアプローチを開発するために NASA の助成金を受け取りました。「私たちのプロジェクトの重要な応用分野の1つは宇宙生物学です」とプラブ氏は語った。ヘイゼン氏は、「私たちは火星からのサンプル、理想的には地球に持ち帰られたサンプルにこの方法を使用できる見通しに非常に興奮していますが、おそらく将来の探査機ミッションで使用する可能性があります。また、エンケラドゥスの有機物が豊富なプルーム、あるいはタイタンやエウロパの表面をサンプルする方法についても考えています。」と述べた。（レポート：ウィル・ダナム、編集：ダニエル・ウォリス） #新しい方法で古代の岩石から地球の原始生命の痕跡を発見