20億5000万年前から生き延びた生物を発見！？　研究の正確な内容と意義を解説！

 

みなさんこんにちは！　サイエンスライターな妖精の彩恵りりだよ！

 

今回の解説の主題は、20億5000万年前から現代まで生き延びたかもしれない、起源がとんでもなく古い可能性のある生物の細胞を発見した、というお話だよ！

 

化石のような生物の痕跡でさえ滅多なことでは見つからない時代なのに、まして生きた細胞があったとした場合、普通ならば考えられない、古生物のDNAを分析できる、という可能性があるということになるよ。

 

これは“タイムマシンで古い時代まで行ってきて、その時代にいた生物を直接採集してきた”にかなり近い成果だからこそ、とても注目される研究だよ！

 

一方で、この研究は厳密には何を言っているのか、という部分は分かりにくいところもあるので、そこも含めて解説するよ。

20億5000万年前から現代まで生き延びた生物を発見！？

 

今回の研究のスゴさを語る前に、まずはどんな研究が行われたのかを解説するね。今回の研究は国際共同研究プロジェクト「ICDP (国際陸上科学掘削計画)」で行われた科学調査の中で行われたものだよ。

 

今回の研究は、ICDPの下でいくつか行われている掘削の1つ、南アフリカ共和国の「ブッシュフェルト複合岩体ふくごうがんたい(BIC; Bushveld Igneous Complex)」を掘削するプロジェクトで採集されたコアサンプルを元に研究を行っているよ。

 

ブッシュフェルト複合岩体と言ってもピンとこないかもだけど、ここは世界最大の白金族元素^[注1]が眠る場所で、自動車・電子部品・宝飾品などで大量の白金族元素を使っている私たちからすれば、決して無縁な場所じゃないんだよね。

 

地上ではレアな元素が大量にあるのは、ブッシュフェルト複合岩体は元々、地球の奥深くにあるマントルから湧き上がってきたマグマに由来するからなんだよね。マグマが固まったのは、なんと20億5000万年も前のことだよ！

 

しかも、ブッシュフェルト複合岩体はメチャクチャデカい！東西480km×南北240kmと北海道の半分くらいの面積で、厚さも8kmと超分厚いよ！古さと大規模さの両面で、ここは元からスゴく注目されていたのよね。

 

だから今回の国際研究で掘削が行われるのは、ある意味で当然と言えるかもね。今回はマルーラ鉱山 (Marula) で最大2.5kmも掘るという大深度掘削を計画してて、この記事を書いている時点で深度686mまで掘り進められているよ。

 

さて今回、東京大学の鈴木庸平氏を筆頭著者とする研究チームは、掘削計画の初期に取り出された、深度14.78m地点のコアサンプルを対象に分析を行ったよ。探したのは別に鉱物とかじゃなく、なんと生物だよ！

 

え？20億年前に固まった、隙間のほとんどない岩石に生物なんているぅ？という反応はありそうね。これは後で説明するけど、世界中の似たような場所に生物が見つかっているので、この可能性は無きにしも非ずだよ！

 

ただ、今までの発見例は数千万年くらい、最も古くても1億150万年前の話で、さすがに20億5000万年前から一度も変化していないであろうブッシュフェルト複合岩体にいるかどうかは正直わからん、って感じだったんだよね。

 

 

今回の研究ではまず、「O-PTIR分光法」という、サンプルを変質させない、光を使う方法で分析したよ。すると、岩石を構成する鉱物の他に、生物の細胞に含まれる化学結合^[注2]と一致するような分析結果が得られたんだよね！

 

そこで、次に「サイバーグリーン (SYBR Green I)」という物質の溶液を塗ってみたよ。これはDNA二重螺旋に結合しやすい性質を持ち、結合したものに紫外線を当てると緑色に光るので、そこにDNAがありそうだと判断できるよ。

 

そしてやってみたところ、まさに岩石の脈の一部が緑色の蛍光を示したんだよね！O-PTIRによる有機物の検出も併せると、これは20億5000万年前の岩石の中で、現代まで生き続けてきた微生物を見つけたらしい、となってくるわけ！

 

岩石の中で何億年間も生物は生き続けられる！

さて、ここまで聞いてまず真っ先に思い浮かぶ疑問は「そんな環境に20億5000万年間も生物が生きられるのか」だと思うんだよね。ただこれに関しては、近年の研究で段々常識が変わってきた感じだよ。

 

従来知られていた生物と言えば、酸素を呼吸し、光合成を基盤とする生態系にいたよ。植物を食べる動物がいて、その動物を食べる動物がいて……というやつだね。これは光の届かない深海であっても、浅海とのリンクで繋がってきたよ。

 

ところが地球の探索が進むと、酸素もなければ光も届かない環境で生きる生物が見つかってきたんだよね！中には地下数kmの岩石の中のわずかな隙間に棲むようなものも見つかっていって、今では世界中に発見例があるよ。

 

地下の岩石の体積は、陸上や海と比べてずっと大きいので、こういう岩石の中にする生物の総重量は、陸上や海の生物を全て足したより多いんじゃないか、なんて予測すらあるくらい、今では豊かなことが分かっているんだよね！

 

だから、こういう地下生物圏の探査を行うことは、未知の生物を見つけることのみならず、地球の生物の多数派を調べることにも繋がるから、非常に重要な立ち位置にある研究となるんだよね。

 

 

そして、こういう岩石の隙間に生息する生物は、岩石を構成する鉱物と水との反応である「蛇紋岩化反応じゃもんがんかはんのう」で生じるわずかな水素を使い、水素の酸化反応をエネルギー源として生命活動に利用しているんだよね。

 

実際、今回生物が見つかった部分では、蛇紋岩化反応の結果として生じる粘土鉱物^[注3]が多く見つかっているんだよね。今回見つかった生物も、おそらくは蛇紋岩化反応で水から生じた水素を糧に生きていた、と考察できるよ。

 

わずかな隙間のわずかな物質でさえ、数百万年くらいは余裕で生きるのに十分な物質が生じることは既に判明しているので、ずっと長い何億年レベルであっても、閉鎖環境で生存し続けることは不可能ではない、と考えられるよ。

 

これほど閉鎖的な環境でも生き続けることができる、ということで、じゃあ全く変化のない古い岩石の中にも生物は生き残っているのだろうか？というのが次の疑問になってくるわけだね。最近、これが積極的に研究されているよ。

 

 

こんな感じで研究を続けた結果、2019年には海底下2kmにある2000万年前のコアサンプルから、2020年には1億150万年前に堆積した海底の地層から、それぞれ生物を見つけてるんだよね。

 

しかし今回は20億5000万年前！文字通り桁違いに古いものだよ！これは上記の例はもちろんのこと、より古い例だと主張する、しかし正しくないかもしれない不確実な報告すらも上回っているよ。とんでもないね！

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「今回の発見は本当？」という疑問に答えるために気を付けたこと

 

次に思い浮かぶ疑問は「この生物は本当に20億5000万年前から存在するのか？」という点だね。これは研究の主張の根幹でもあるし、多くの人がツッコミを入れることが想定されるよ。

 

もしもこの研究が間違っていると仮定した場合、考えられるのは「サンプルが現代の生物に汚染されていた」か「岩石の割れ目などから、より新しい時代の生物が入り込んでいた」という可能性のどちらかだね。

 

もちろん、このようなツッコミが入ることは鈴木氏らも想定済みなこと。だから色んな方法や対策を事前に実施することで、でこういった間違いが起こる可能性を極力排除しているんだよね。

 

まず、ブッシュフェルト複合岩体を選んだこと自体が重要だよ。これが20億5000万年前に固まった岩石と説明したけど、これは単純な古さだけでなく、固まって以降は一度も変質が加わっていないことを意味するんだよね。

 

ブッシュフェルト複合岩体の安定性はかなり高いことが分かっているので、20億5000万年という長い時間を考慮しても、おそらくは生物が入り込むような隙間が空いた可能性は低い、と考えられるんだよね。

 

次に、現代の生物で汚染されている可能性。これは一番考えられるケースで、特にボーリングする際に注入する冷却用の水には、どうしても微生物が含まれているので、それが付着する可能性が十分考えられるよ。

 

そこで鈴木氏らは、紫外線を当てると青色に光る蛍光ビーズを水の中に入れたよ。蛍光ビーズの大きさは0.25µmから0.45µmとめっちゃ小さいけど、これはまさに微生物の細胞と同じくらいの大きさだよ。

 

もしコアサンプルの測りたい部分に蛍光が見られた場合、それは微生物と同じ大きさのビーズが入り込んでいるので、実質的に微生物が入り込んだのと同じであるとみなすことができるわけだよね？

 

なので裏を返せば、内部に蛍光ビーズが染み込んでいないサンプルは、内部が現代の微生物に汚染されずに保たれている可能性が高い、と見なすことができるわけだよ。

 

これに加えて今回は、掘り出されたコアサンプルは直ちにきれいな水で洗浄し、ガストーチで表面を高温で炙り、その後滅菌された袋に詰めた後4℃の低温で保管、ついでに酸素吸着材で低酸素環境を保ったよ。

 

これは、いくら内部が汚染されていないサンプルであったとしても、どうしても防ぐことができない表面の汚染状態を放っておくことはできないという、念には念を入れた措置だということだね。

 

さらにサンプルを顕微鏡観察した結果としては、生物が付着していた場所には、蛇紋岩化反応によって生じた石鹸石せっけんせき (Saponite) を主体とする粘土鉱物が隙間なく密集していたんだよね。

 

粘土鉱物が緻密に存在することは、外からの汚染の可能性を低くすると共に、中に閉じ込められていた生物も外に出られない封印となっていたであろうことが予測されるよ。

 

また、今回見つかった生物の見た目の形は、ボーリングで使った水に含まれる微生物とは異なるかたちをしていたよ。これ自体は、他の証拠と比べるとあまり強い証拠とは言えないけど、副次的な要素にはなるよね。

 

こんな感じで複数の観点から、今回見つかった生物の細胞は、今回の掘削で生じた汚染や、もっと新しい時代に入り込んだ生物ではなく、20億5000万年前の岩石の固化の直後から存在していた可能性がある、と考えられるんだよね！

 

“タイムマシンで古代の生物を取ってきた” に匹敵する発見！

 

ではなぜ、20億5000万年前の生物が見つかると嬉しいのか？これは生物全体の進化を探る上で、とても重要な発見になり得るからだよ！まず20億5000万年前は何かといえば、これは古原生代こげんせいだいと呼ばれる時代区分になるよ。

 

45億4000万年前に作られた地球に、いつ頃生命が誕生したかは定かではないけど、生物の化石と思われるものや生物が残した物質の痕跡、ゲノムの分析によって、40億年前より以前のどこかで誕生した可能性があるよ^[注4]。

 

この時誕生したのは、真正細菌しんせいさいきんや古細菌こさいきんのように細胞に核を持たない「原核生物げんかくせいぶつ」であると考えられるよ。一方で私たちのように細胞に核を持つ「真核生物しんかくせいぶつ」は、遅くとも16億3500万年前に誕生していたみたいなんだよね。

 

真核生物の起源もまた大きな謎なんだけど、最近の研究では、古細菌の一部が別の古細菌を取り込むことで誕生したのではないか？という説があるんだよね。そしてその理由が、地球に増えていった酸素への対応だという説があるよ。

 

地球にシアノバクテリアという、光合成をする真正細菌が出現した後、光合成は酸素を作るため、地球は24億6000万年前から20億6000万年前にかけて、徐々に酸素のない環境から、酸素に満ちた環境へと移行したよ。

 

ところがこれによって、酸素のない環境で独自の生態を作っていた古細菌は困っちゃった。何しろ酸素はいらないどころか有毒だったからね！そこで、酸素に対応可能な別の古細菌と共生関係を築き、酸素をどうにかしようとしたよ。

 

やがて共生ではまどろっこしいので、細胞自体が合体してもっと酸素に適応しようとした……これが、真核生物の出現の大雑把な説明だよ。とにかく酸素の増大が、真核生物の出現と関係がありそうだとなるわけだね。

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ここで気になるのは今回の生物の年代。20億5000万年前といえば、ちょうど大酸化イベントの終盤。もしかすると化石として見つかっていないだけで、原始的な真核生物が出現し始めているかもしれない時代と重なっているよ。

 

つまり今回の生物が、20億5000万年前からずっと岩石の中にいた場合、真核生物が出現する前か後かに生息していた、原始的な生物の特徴を保持している可能性がある、とかなり夢のある話に繋がるんだよね！

 

もちろん、細胞分裂を繰り返しながら暮らしているうちに、進化して元の特徴を失う可能性もあるよ。ただ、今回とは別の研究で、ある真正細菌^[注5]は5500万年から1億6500万年程度の間、ほとんど進化していないことが判明しているよ。

 

利用できる資源の乏しさから細胞分裂もものすごく遅い可能性があることを考慮すると、20億5000万年の長きにわたってもなお、進化が最小限で済むことで、ある程度原始的な特徴を残していることに希望は持てるよ。

 

何より、今回はDNAを光らせるサイバーグリーンで光っていることから、生きた細胞が存在する、つまりDNAの分析で原始的な特徴があるかどうかを調査できるよ。これは化石では無理な話だという点も、今回の点がスゴいことだよね！

 

端的に言えば、古い地層の生物からDNAを取り出して分析できるというのは、タイムマシンで同じくらい古い時代の地球に行き、当時の生物を捕まえてきた、ってレベルの話だよ。いかにスゴい発見か、少しは分かりやすくなったかな？

 

今回の研究で分かっていることと分かってないこと

 

さて最後にまとめとして、この研究では正確には何が分かったのか、という点を説明するよ。この情報を整理しないと、分かっている部分と分かっていない部分を混同して勘違いしかねないからね。

 

まず、今回の研究で何が見つかったのかと言えば「生物の細胞と思われる有機物」と「サイバーグリーンを入れると蛍光する物質」だよ。最初の点は、実際の細胞と分析値を比較して、多分細胞だろうと言ってる感じだよ。

 

後者は、DNAに結合しやすく、他の物質には結合しにくい性質を持つサイバーグリーンを使って蛍光を確かめているので、恐らくはDNAがあると推定されたんだよね。これが生きた細胞の根拠にもなっているよ。

 

DNAを分析し、どんな生物でありどんな遺伝子を持っているのかというゲノムを明らかにすれば、より強く “生きた細胞を発見した” と主張できるわけだけど、今のところはそこまで分析されておらず、現時点では予定としているよ。

 

結構ここがミソで、今回の本文で私が “生物” としか言ってこなかったのは、そもそもこれが原核生物なのか真核生物なのかという基本的な分類も分からないけど、ただ恐らくは生きた細胞であろう、という点を踏まえたんだよね。

 

また、仮にDNAの分析が成功したとして、正体が判明するには時間がかかるかもしれないよ。もしかすると20億5000万年の間にかなり進化してしまい、今知られている生物との関連付けができない特殊なヤツになってるかもしれないからね。

 

一方で、地下深くにいる原核生物の進化速度はかなり遅いことを考慮すると、それほど進化をしていないために、今知られている生物の中でもかなり原始的なタイプと比較することで、何らかの関連付けができる可能性もあるよ。

 

いずれにしても、今はDNAの分析をしなきゃこれ以上のことは言えないのよね。せっかく生きた状態で見つかった以上、DNAの分析は研究の正しさを主張するためにも行うべきであるという話なのだから、やるとか言えば当然やるなんだけどね。

 

そして分析に成功すれば、この生物は20億5000万年かそれに近い時代の原始的な特徴を持っているかもしれない、という点で、生命の進化を探る上での重要な情報を提供してくれるかもしれないよ！

 

なお、この研究は厳密にはプレプリント段階であり、第三者によるチェックである査読を通っているわけじゃないよ。なので厳しい態度で言うなら、現時点ではこれを科学的成果と見ることはできないんだよね。

 

ただ、プレプリントの内容がほぼそのまま査読誌に載ることは珍しくないし、だからこそプレプリントの内容を前提に内容の妥当性を議論し合う土壌があるので、プレプリントだから語るのが全て時期尚早とまでは言えないよ。

 

そして、20億5000万年前の生物が現在まで生存していたという、これほど強い内容の主張をする論文なら、いつも以上に注目され、厳しく見られるのは当然だと思うよ。メディアに取り上げられたかどうかは二の次の問題だね。

 

相互に批評し合い検証を行うのが科学の根幹であり健全性を保つ手段でもあるので、注目される研究で賛否両論が多く出てくるのはある意味当然だよ。なのでこの研究が正しいかどうかも含め、これから注視していくべきとなるね。

 

私自身は研究の妥当性を判断できないけど、ただ本当の話だったらスゴくワクワクすることなので、是非本当であってほしいし、だからこそ期待を込めて今回解説した感じだよ。私はこの先の発展を信じてるよ！

 

そして蛇足として、仮に研究成果が全て正しいとしても、この生物を “20億5000万年前の生物” と呼ぶのは危険だと思うよ。これは、私が一貫して “20億5000万年前から現代まで生き延びた生物” と呼んでいることと関連しているよ。

 

こんな極端な環境にいるので、代謝や細胞分裂の速度は相当遅いことは予測はできるけど、それでも全く細胞分裂をしていないというのは考えにくいので、その意味では世代を重ねていた可能性は高いと言えるんだよね。

 

確かに、細胞分裂で増える単細胞生物は、クローンを作るという意味で寿命がないと言われることもあるけど、例えばゾウリムシは細胞分裂の回数に制限があり、有性生殖をしなければ死んでしまうんだよね。

 

よって、この生物も細胞分裂の回数に制限があり、有性生殖というクローンではない方法で世代を重ねる、という可能性は十分にあるよ。

 

一方でこれまでの研究から、大腸菌や酵母の中には、環境を整えると細胞分裂の回数制限がなくなり、クローンを作るという意味合いにおいては本当に寿命が無くなるかもしれない、という研究結果もあるんだよね。

 

本来ならこれは、細胞分裂1回を寿命と数えるべきだけど、とはいえ事実上は寿命なしといえるね。ただし、ずっとクローンを作り続けるとは限らず、ゆっくりと進化して元の状態とは変化する可能性も否定はできないよ。

 

従って、今回の生物を “20億5000万年前の生物” と呼ぶには、この生物の細胞分裂は回数制限がなくなっており、かつ進化も全くしていない、ということを証明してからになると思うんだよね。

 

正直、仮にそんなびっくりな状態になっていたとしても、証明するには相当な時間がかかると思うよ。それまではこの生物は “20億5000万年前から現代まで生き延びた生物” と呼ぶべきだと私は思うんだよね。