16億4千万年後に発見された古代のステロイド分子

May 08, 2023

ヘンリック5000/iStock

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古代人類が誕生するずっと前の時代、地球には微生物の生命体が大部分生息していました。 そして今、科学者たちは地球上の真核生物の古代の記録を追跡しました。

まず、真核生物は細胞内に核を持つ多様な生物群です。 すべての動物、植物、藻類を含む「生命の王国」を指す広義の用語です。 真核生物は 20 億年以上前から存在していると推定されています。

研究者チームは、真核生物のユニークな分子記録を発見しました。 初期の真核生物の化石を見つけることは、複雑な形態の生命の進化の根底にある条件をより深く理解するのに役立つ可能性があります。

彼らは古代の岩石から、生物学的に活性な有機化合物である新しいタイプのステロイドを発見しました。 それはプロトステロイドと呼ばれます。

この発見は、複雑な真核生物が地球の中世を通じて豊富に存在したことを示唆しています。 それは、古代のステロイド化合物の存在についてのノーベル賞受賞者コンラート・ブロックの仮説さえ検証します。

古代の真核生物の化石は希少ですが、研究者らは岩石の中に分子化石の痕跡が存在する可能性があると推測しています。

研究者らは、オーストラリアのバーニークリーク層の原生代中期堆積層で原始ステロイド分子を発見した。 これらの岩石は 16 億 4 千万年前に遡ります。

オーストラリア国立大学

この発見は、少なくとも8億年から16億年前までは初期の真核生物が水生生息地で優勢であったことを裏付けた。

「ほぼすべての真核生物は、人間や他のほとんどの動物によって生成されるコレステロールなどのステロイドを生合成します」と、この研究の最初の著者の一人であるブレーメン大学MARUMのベンジャミン・ネッターシャイム氏は公式リリースで述べた。

ネッターシャイム教授は、「人間のコレステロール値の上昇は健康に悪影響を与える可能性があるため、コレステロールは医学的観点からはあまり良い評判がありません。しかし、これらの脂質分子は真核生物の細胞膜に不可欠な部分であり、さまざまな生理学的機能を助けています」と付け加えた。古代の岩石の中から化石化したステロイドを探すことで、ますます複雑になる生命の進化を追跡することができます。」

しかし、科学者たちはどのようにして古代の岩石からこの新しいタイプの分子を見つけたのでしょうか? 結局のところ、それはかなり難しいプロセスです。

研究者らは、既知の現代ステロイドを化石化したステロイドに変換するためのいくつかの戦略を実験することから始めた。 これにより、何を探すべきかについての理解が深まりました。

この研究の筆頭著者であるオーストラリア国立大学のヨッヘン・ブロックス氏は、「標的がわかった後、世界中の数十億年前の水路から採取された他の数十の岩石に、同様の化石分子がにじみ出ていることがわかった」と述べた（アヌ）。

標的を特定した後、科学者らはレーザーを利用して古代の岩石を覗き込み、超高分解能質量分析計を使用して分子を検出した。

著者らは、シアノバクテリアと最古の真核藻類の代謝産物が、約数億年前に地球の大気を酸素で満たし始めたことを強調している。

その直後、寒冷な「スノーボールアース」現象が発生し、プロトステロールコミュニティが地球上から消滅し始めました。 すべての現生真核生物の最後の共通祖先は、12 億年から 18 億年前に生きていた可能性があります。

現存するすべての真核生物の最後の共通祖先は、12 億年から 18 億年前に生きていた可能性があります。 その子孫は暑さ、寒さ、紫外線に適応するように進化し、最終的には祖先を追い出しました。

この研究結果は Nature 誌に報告されました。

研究概要:

真核生物は、地球の歴史の驚くほど遅い時期に繁栄したようです。 この見解は、原生代中期（約16億年から8億年前）の海洋堆積物中に診断用真核生物化石の多様性が低いことと、真核生物の膜ステロールの分子化石であるステランが存在しないことに基づいている。 この真核生物の遺物の不足は、最後の真核生物の共通祖先（LECA）が約12億年前から18億年以上前の間にすでに出現していたことを示唆する分子時計と一致させるのが難しい。 次に、LECA は、数億年前にステムグループの真核生物の形態が出現したに違いありません 3。 今回我々は、原生代中期の堆積岩中に豊富な原始ステロイドが発見されたことを報告する。 これらの原始的な化合物は、Konrad Bloch 4 によって予測されたように、その構造が現代のステロール生合成経路の初期中間体を表すため、これまで注目されませんでした。 プロトステロイドは、生態学的に顕著な「プロトステロール生物相」を明らかにしており、この生物相は少なくとも16億4000万年前から約8億年前まで水生環境に広く豊富に存在し、おそらく古代のプロトステロール生産細菌と深く分岐した茎群の真核生物で構成されていたと考えられる。 現代の真核生物はトニアン時代 (1,000 ～ 7 億 2,000 万年前) に出現し始め、約 8 億年前までに紅藻 (紅藻) の増殖に刺激を受けました。 この「トニアン変化」は、地球の歴史の中で最も深刻な生態学的転換点の 1 つとして浮上します。