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Nov 15, 2023

生命のための古代の酸素源が地殻の奥深くに隠されていたことを発見

Università di Newcastle 8 agosto 2022 I ricercatori hanno scoperto la fonte dell'infezione.

ニューカッスル大学より2022年8月8日

研究者らは、光合成の出現前に生命の進化に影響を与えた可能性のある酸素源を発見した。

Scientists at Newcastle University have discovered a source of oxygen deep in the Earth's crust that may have influenced the evolution of life before the advent of photosynthesisPhotosynthesis is how plants and some microorganisms use sunlight to synthesize carbohydrates from carbon dioxide and water." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">光合成。

The pioneering research project uncovered a mechanism that can generate hydrogen peroxide from rocks during the movement of geological faults. The study was led by Newcastle University's School of Natural and Environmental Sciences and published today (August 8) in the journal Nature Communications<em>Nature Communications</em> is a peer-reviewed, open-access, multidisciplinary, scientific journal published by Nature Portfolio. It covers the natural sciences, including physics, biology, chemistry, medicine, and earth sciences. It began publishing in 2010 and has editorial offices in London, Berlin, New York City, and Shanghai. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">ネイチャーコミュニケーションズ。

高濃度の過酸化水素は生命に有害である可能性がありますが、微生物にとって有用な酸素源となることもあります。 この追加の酸素源は、光合成の進化以前の初期の地球の暑い環境での生命の初期の進化、そしておそらくはその起源にさえ影響を与えた可能性があります。

研究者らは、実験室でバイアルを使用して、地下岩石の破砕の重要な条件のいくつかをシミュレートすることができました。 海洋地殻と大陸地殻を代表する岩石を窒素下で粉砕し、酸素を含まない水に加えて加熱しました。 クレジット: ジョン・テリング / ジョーダン・ストーン / ニューカッスル大学

地殻変動が活発な地域では、地殻の変動により地震が発生するだけでなく、地下に亀裂や亀裂が生じます。 これらは、多くの不完全性または欠陥を含む、反応性の高い岩石の表面で並んでいます。 その後、水はろ過され、新しく割れた岩石の欠陥と反応します。

修士課程の学生であるジョーダン・ストーンは、花崗岩、玄武岩、橄欖岩（初期の地球の地殻に存在していたであろう種類の岩石）を粉砕することによって、実験室でこれらの条件をシミュレートしました。 次に、これらを、十分に制御された酸素のない条件下で、さまざまな温度で水に添加しました。

この研究では、地質断層に関連する活性酸素の発生源を調査しています。 シアノバクテリアが地球の大気を酸素化する前の潜在的な酸素源。 この活性酸素は、酸素のない世界から酸素のある世界への生命の進化に役割を果たし、生命の誕生に先立って地下亀裂における前生物化学に貢献した可能性があります。 クレジット: ジョン・テリング / ジョーダン・ストーン / ニューカッスル大学

実験により、かなりの量の過酸化水素、そしてその結果として潜在的に酸素が、水の沸点に近い温度でのみ生成されることが明らかになりました。 重要なのは、過酸化水素の生成温度が、宇宙生命の樹の根元付近に存在する、進化した古代の酸素を利用する微生物を含む、超好熱菌と呼ばれる地球上で最も熱を好む微生物の生育範囲と重なっていることだ。

環境地球科学の研究修士課程の一環としてこの研究を行った筆頭著者のジョーダン・ストーン氏は、「これまでの研究では、岩石に圧力をかけたり、粉砕したりすることによって、少量の過酸化水素や他の酸化剤が生成する可能性があることを示唆しているが、これは、過酸化水素の生成を最大化する上で高温が極めて重要であることを示した最初の研究です。」

筆頭著者のジョーダン・ストーン氏は、英国のニューカッスル大学で環境地球科学の修士課程の一環としてこの研究を実施し、実験の 1 つを設定しました。 クレジット: ジョン・テリング / ジョーダン・ストーン / ニューカッスル大学

主任研究者のジョン・テリング博士（上級講師）は、「この研究は、砕石や鉱物の欠陥が、より『完璧な』鉱物表面が反応すると予想される反応とは大きく異なる挙動を示す可能性があることを示している。これらすべてのメカノケミカル反応は過酸化水素を生成する必要がある」と付け加えた。 、したがって酸素は、水、砕石、および高温であり、これらはすべて光合成の進化以前の初期の地球に存在しており、生命が最初に進化した可能性のある高温で地震活動が活発な地域の化学と微生物に影響を与えた可能性があります。 」

参考文献：ジョーダン・ストーン、ジョン・O・エドガー、ジェイミー・A・グールド、ジョン・テリング著「高温生物圏におけるテクトニカル駆動オキシダント生産」、2022年8月8日、Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-022-32129-y

この研究は、自然環境研究評議会 (NERC) と英国宇宙庁からの助成金によって支援されました。 ジョン・テリング博士が主導し、NERCの資金提供を受けて新たに大規模なフォローアップ・プロジェクトが進行中で、地球の地下で生命を維持するためのこのメカニズムの重要性を明らかにしている。