少し脱線気味だが、いま暫くは本道を外れた獣道を進むことにする。38億年前が本当であるか、それよりももっと遡った40億年前であるかは別にして、地球という惑星が生まれた後、思いがけないほど短期間に原初の生物が出現したことは間違いなさそうである。このシアノバクテリアが出現する以前に出現していた嫌気的原核生物群は、酸素の影響を殆ど受けていない。とはいえ、まだオゾン層が成立していないため太陽から放射される紫外線は地表にまで達していた。この紫外線による水の光分解が起こり、大気中には3ｘ10-5 bar 程度の酸素が存在したと推定されている。従って、この時代に生息していた嫌気性細菌類にあっても、酸素傷害防御機構としてスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）から連なる活性酸素防御機構を持っていたと考えられている。これは現存する嫌気性菌のうち最も古いと考えられる発酵性嫌気性菌でも、SOD、カタラーゼ、ペルオキシダーゼを持つ細菌が多いだけでなく、メタン細菌、嫌気性硫酸還元菌、光合成イオウ細菌においては好気性菌に近い量のSODをもっていることからも推測できる。しかしながら、彼らが耐えなければならなかった酸素分圧は現在の酸素分圧の一万分の一程度 にすぎず、シアノバクテリアが出現した後の生物が処理しなければならなかった酸素毒性とは量的にも質的にも全く違ったレベルにあったと考えて良い。
さて、いままでの常識に従えば、原初の生物は前生物的に作られていたペプチドや糖に依存するheterotrophic な生物であったとされる場合が多い。しかし、ひょっとすると地殻内で地球内部から湧き上がってくる硫化水素や炭化水素などに依存するautotrophicな生物であった可能性も否定できない。私個人としては、後者の可能性の方により大きな魅力を感じている。
先にも述べたが、heterotrophic な生物とautotrophicな生物、日本語にすると従属栄養生物と独立栄養生物は、全く違う生き方をする生物であるように受け取られがちだが、依存する物質やエネルギー源の複雑さの程度が違うだけである。生命維持に必要な物質・エネルギーを環境中から取り入れ、不要な物質を環境中へ捨てるという点において、両者の生きるロジックに違いは存在しない。
もし、原初の生物が、前生物的に作られていたペプチドや糖に依存するheterotrophic な生物であった場合、この原初生物が栄養物として取り込む前生的物質群の濃度は一定であったはずはなく、場所によって、時期によってその濃度は一定ではなかったに違いない。現生生物と同じように、原初の生物もまた飢餓と飽食の間で生活していたはずである。従って、原初生物は飢餓に対する耐性とともに、飽食に対する耐性を獲得する必要があったと考える。ただし彼等がプレビオティックに作られていた糖やペプチド等に依存していたとすれば、飽食の期間がさほど長く続くような場面は考え難い。
一方、生体構成成分の原料とエネルギー源を地球内部から湧き上がってくる物質群に依存するautotrophicな生物であったとすれば、飽食の期間が長く続いた可能性を否定できないだろう。熱水噴出口からわき出す熱水と周囲の海水中に含まれる無機物をエネルギー源として成立している生物群集の豊かさをみると、そこには飽食という言葉が当てはまるような状況があると考える。
平成25年の12月、東北大学とコペンハーゲン大学の共同研究によりグリーンランド・イスア地域に産する38億年前の堆積岩中に、微生物が棲息していたことを示す証拠のあることが報告された。（Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks.[Nature Geoscience,7,(2014),25-28] Yoko Ohtomo, Takeshi Kakegawa, Akizumi Ishida, Toshiro Nagase & Minik T. Rosing）つまり38億年前に形成された堆積岩を観察対象として選び、その中に生物由来の黒鉛（グラファイト）を見つけたという話である。報道機関に配られたレジュメには38億年前と書いてあり、原著論文にはat least 3.7 billion years ago（少なくとも37億年前）と書いてあるためどちらを選ぶべきか些か迷ったが、とにかく37億年以上前に生物がいたと云う結果が得られたというわけである。それはそうとして、露頭として現れた38億年前の堆積岩の、どこをどのように探したら生物由来のグラファイトが得られたのか。この報告に先行する多くの報告群に関しては、仲田崇志さんが作られた「きまぐれ生物学」というサイトに簡潔にまとめてあるので興味のある方はそちらを参照してください。（http://www2.tba.t-com.ne.jp/nakada/takashi/origlife/）
まず、37億年も経ち、かつ変成を受けている岩石中から、原核生物自身の姿を探すのはなかなか困難なようである。そこで、研究者たちは岩石中に含まれているグラファイトに着目した。グラファイトには、地球化学的に形成されるものと、生物に由来して作られるものがあるが、両者は結晶構造の規則正しさや外形に差があり区別できるという。さらに、生物が質量数13の炭素 と質量数12の炭素からなる炭素化合物（二酸化炭素やメタンなど）を利用する際に、軽い同位体（12Cを含む炭素化合物を優先的に取り込むことが知られている。そのため生物由来のグラファイトにおいては13C 含量が低くなる。（http://www.jrias.or.jp/books/pdf/201407_TRACER_KAKEGAWA.pdf）すなわち彼等は、西グリーンランドのIsua Supracrustal Beltと呼ばれる堆積岩中に生物由来と思われる形態を持つグラファイトを見つけ、このグラファイトの13C含量が、地球化学的に生成したと思われるグラファイトに比して低いという結果から、このグラファイトが生物由来であると判定したわけである。いわゆる一種の同位体化石に基ずく判断である。
ここまでの推論に対して、いつも噛みついてばかりいる「いつも少数派」の私としても異論はない。この種のロマンにあふれた研究が大好きな私は、この研究グループに参加したかったと思うほどである。堆積岩中のミクロンサイズの黒鉛粒に、38億年前の生物の情報が眠っていたなどという話は実に楽しいではないか。ただし、一つだけ疑問を持っている。こうした研究をするヒトにとっては全く問題にならないとはいえ、この研究を含めこの種の論文の中で繰り返し使われる“生物由来のグラファイト”とは、生物の何に由来するのだろう。素直に読めば嫌気性微生物そのものを指すように思えるのだが？
過剰と蕩尽 8 に続く