TED日本語 - タラ・ジョキッチ: 古代岩石が変える生命の起源説

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古代岩石が変える生命の起源説
This ancient rock is changing our theory on the origin of life
タラ・ジョキッチ
Tara Djokic

内容

正確には、いつどこで地球上に生命が誕生したのか?科学者らは長い間、生命は30億年前に海で生まれたのだと考えてきました。そこに天文生物学者のタラ・ジョキッチと彼女の率いるチームが、オーストラリア西部の砂漠で驚くべき発見をしたのです。火山性の温泉のそばで見つかった古代岩石によって、生命の起源に関する謎についての私たちの理解が、どのように変わろうとしているのでしょうか。

Script

The Earth is 4.6 billion years old, but a human lifetime often lasts for less than 100 years. So why care about the history of our planet when the distant past seems so inconsequential to everyday life? You see, as far as we can tell, Earth is the only planet in our solar system known to have sparked life, and the only system able to provide life support for human beings.

So why Earth? We know Earth is unique for having plate tectonics, liquid water on its surface and an oxygen-rich atmosphere. But this has not always been the case, and we know this because ancient rocks have recorded the pivotal moments in Earth's planetary evolution. And one of the best places to observe those ancient rocks is in the Pilbara of Western Australia. The rocks here are 3.5 billion years old, and they contain some of the oldest evidence for life on the planet.

Now, often when we think of early life, we might imagine a stegosaurus or maybe a fish crawling onto land. But the early life that I'm talking about is simple microscopic life, like bacteria. And their fossils are often preserved as layered rock structures, called stromatolites. This simple form of life is almost all we see in the fossil record for the first three billion years of life on Earth. Our species can only be traced back in the fossil record to a few hundred thousand years ago. We know from the fossil record, bacteria life had grabbed a strong foothold by about 3.5 to four billion years ago. The rocks older than this have been either destroyed or highly deformed through plate tectonics. So what remains a missing piece of the puzzle is exactly when and how life on Earth began. Here again is that ancient volcanic landscape in the Pilbara. Little did I know that our research here would provide another clue to that origin-of-life puzzle.

It was on my first field trip here, toward the end of a full, long week mapping project, that I came across something rather special. Now, what probably looks like a bunch of wrinkly old rocks are actually stromatolites. And at the center of this mound was a small, peculiar rock about the size of a child's hand. It took six months before we inspected this rock under a microscope, when one of my mentors at the time, Malcolm Walter, suggested the rock resembled geyserite. Geyserite is a rock type that only forms in and around the edges of hot spring pools.

Now, in order for you to understand the significance of geyserite, I need to take you back a couple of centuries. In 1871, in a letter to his friend Joseph Hooker, Charles Darwin suggested: "What if life started in some warm little pond with all sort of chemicals still ready to undergo more complex changes?"

Well, we know of warm little ponds. We call them "hot springs." In these environments, you have hot water dissolving minerals from the underlying rocks. This solution mixes with organic compounds and results in a kind of chemical factory, which researchers have shown can manufacture simple cellular structures that are the first steps toward life.

But 100 years after Darwin's letter, deep-sea hydrothermal vents, or hot vents, were discovered in the ocean. And these are also chemical factories. This one is located along the Tonga volcanic arc,1,100 meters below sea level in the Pacific Ocean. The black smoke that you see billowing out of these chimneylike structures is also mineral-rich fluid, which is being fed off by bacteria. And since the discovery of these deep-sea vents, the favored scenario for an origin of life has been in the ocean. And this is for good reason: deep-sea vents are well-known in the ancient rock record, and it's thought that the early Earth had a global ocean and very little land surface. So the probability that deep-sea vents were abundant on the very early Earth fits well with an origin of life in the ocean.

However ... our research in the Pilbara provides and supports an alternative perspective. After three years, finally, we were able to show that, in fact, our little rock was geyserite. So this conclusion suggested not only did hot springs exist in our 3.5 billion-year-old volcano in the Pilbara, but it pushed back evidence for life living on land in hot springs in the geological record of Earth by three billion years. And so, from a geological perspective, Darwin's warm little pond is a reasonable origin-of-life candidate.

Of course, it's still debatable how life began on Earth, and it probably always will be. But it is clear that it's flourished; it has diversified, and it has become ever more complex. Eventually, it reached the age of the human, a species that has begun to question its own existence and the existence of life elsewhere: Is there a cosmic community waiting to connect with us, or are we all there is?

A clue to this puzzle again comes from the ancient rock record. At about 2.5 billion years ago, there is evidence that bacteria had begun to produce oxygen, kind of like plants do today. Geologists refer to the period that followed as the Great Oxidation Event. It is implied from rocks called banded iron formations, many of which can be observed as hundreds-of-meter-thick packages of rock which are exposed in gorges that carve their way through the Karijini National Park in Western Australia. The arrival of free oxygen allowed two major changes to occur on our planet.

First, it allowed complex life to evolve. You see, life needs oxygen to get big and complex. And it produced the ozone layer, which protects modern life from the harmful effects of the sun's UVB radiation. So in an ironic twist, microbial life made way for complex life, and in essence, relinquished its three-billion-year reign over the planet. Today, we humans dig up fossilized complex life and burn it for fuel. This practice pumps vast amounts of carbon dioxide into the atmosphere, and like our microbial predecessors, we have begun to make substantial changes to our planet. And the effects of those are encompassed by global warming.

Unfortunately, the ironic twist here could see the demise of humanity. And so maybe the reason we aren't connecting with life elsewhere, intelligent life elsewhere, is that once it evolves, it extinguishes itself quickly.

If the rocks could talk, I suspect they might say this: life on Earth is precious. It is the product of four or so billion years of a delicate and complex co-evolution between life and Earth, of which humans only represent the very last speck of time. You can use this information as a guide or a forecast -- or an explanation as to why it seems so lonely in this part of the galaxy. But use it to gain some perspective about the legacy that you want to leave behind on the planet that you call home.

Thank you.

(Applause)

地球の年齢は46億歳です でも人間の寿命は 100年にも満たないことが多いです では 遠い昔の話など 日常生活には関係なさそうなのに 地球の歴史を知りたいと 思うのはなぜでしょうか? ご存じの通り 私たちの知る限り 地球は太陽系で唯一 生命が誕生した惑星です 唯一 人類の生命維持を可能にする 仕組みを有しています

では なぜ地球だったのか? 珍しいことに 地球には 地殻変動が見られ 表面に液体水をたたえ 酸素が豊富な大気があるのは ご存じの通りです しかし 常にそうであったわけではなく このことは 地球の惑星としての 進化の重要な瞬間を記録している 古代の岩石から分かっています こうした古代の岩石を観察するのに 最適な場所のひとつが オーストラリア西部のピルバラです ここで見られる岩石は 35億年前のもので 地球でも最古の生物を 示すものが含まれています

古生物といって思い浮かべるのは ステゴサウルスだとか 陸地に上がろうとする魚 かもしれませんが 私の言う古生物というのは バクテリアのような微生物のことです 微生物の化石は層状構造の岩石に 保存されていることが多く ストロマトライトと呼ばれます 最初の30億年間の地球上の生命について 目にする記録といえば こうした単純な生命形態の化石が ほとんどです 化石として残っている人類の記録は さかのぼっても せいぜい数万年です 化石の記録から バクテリアのような生命体が 繁栄の足がかりを得たのは 35億年から40億年前だと 分かっています これより古い岩石は 破壊されてしまったか 地殻変動によって 大きく変形してしまったかです ですから 残された謎は いつどのようにして 地球上に生命が誕生したかなのです こちらは 火山によって作られた ピルバラに古くからある地形です この場所での私たちの研究が 生命の起源の謎に迫る手がかりを 探り当てるとは 知る由もありませんでした

ここでの初めての フィールドワークで 1週間にわたるマッピングプロジェクトが 終わりに近づいた頃 なにやら特別なものに 行き当たりました ただのしわしわで古い岩に 見えるものは 実は ストロマトライトです この隆起部分の中央には 子供の手のひらくらいの大きさの 珍しい小さな岩がありました この岩を顕微鏡で調べるまでに 半年ほどかかり 当時 指導を受けていた内の1人の マルコム・ウォルターから 間欠石に似ているのではと 示唆されました 間欠石というのは 温泉周辺でしか生成されない岩石です

間欠石の重要性を お伝えするためには 数百年さかのぼって お話ししなければなりません 1871年に 友人の ジョセフ・フッカーに宛てた手紙で チャールズ・ダーウィンは こう書きました 「生命が温かい泉で 誕生したとしたらどうだろう 様々な化学物質が そこから さらに複雑な変化を 遂げたのだとしたら?」

「温かい泉」というのは 温泉のことですね このような環境下では 温泉に 地中の岩石に含まれる鉱物が 溶け込んでいます この水溶液が 有機化合物と混ざり合うと いわば化学工場のような 場所になるのです ここでは単純な細胞構造が 生まれうることが研究で示されており これが生命の最初の一歩に なりうるのです

ダーウィンの手紙から 100年後に 深海熱水噴出孔が 海中で発見されました これらも化学工場のようなものです こちらの深海熱水噴出孔は トンガの火山弧にあるもので 太平洋の水深1,100メートルに 位置しています 煙突のような部分から もくもくと湧き出る黒い煙のようなものも 鉱物を豊富に含んだ液体で バクテリアの養分となるものです 深海熱水噴出孔の発見以来 生命が誕生したのは 海中であると考えられてきました これには妥当な根拠があります 深海熱水噴出孔は 古代岩石によく見られるもので 初期の地球は 全体が海で覆われており ほとんど地表がなかったと 考えられているのです 初期の地球に深海熱水噴出孔が 多く見られた可能性は 生命が誕生したのは 海であるという説に よく当てはまります

とはいうものの ― ピルバラでの私たちの研究によって 新たな視点が生まれ また実証されています 3年かかりましたが 私たちは ついにこの岩が 間欠石であると 明らかにできたのです この結論によって示されたのは 35億年前に ピルバラの火山に 温泉があったということだけでなく 陸上の温泉に 生命が存在したという証拠が 地球の地質記録上 30億年もさかのぼれると いうことでした ですから 地質学的な観点から言うと ダーウィンの唱えた「温かい泉」が 妥当な生命の起源説になりえるのです

もちろん 地球上でいかに 生命が誕生したかは議論の余地があり それは これからも 変わらないでしょう ですが 生命が繁栄したことは確かです 様々に進化を遂げて いまだかつてなく 複雑になっています 最終的に 人類の時代に達し 人類は自らの存在を 探求し始め 地球外の生命を探し始めました 人類を待ち受けている共同体が 宇宙のどこかにあるのか それとも 我々しかいないのか?

この謎への手がかりもまた 古代の岩石の記録にあります 25億年ほど前 バクテリアが酸素を 生成し始めたという記録があります 現在の植物のようにです 地質学者らは この後に続く時代を 大酸化イベントと呼びます これは縞状鉄鉱床という 岩石により示されています その多くは何百メートルもの 岩石の層になって オーストラリア西部の カリジニ国立公園の中を 通っている渓谷に 露出しています 空気中に酸素が生まれたことで 地球で2つの大きな変化が起きました

まず 複雑な生物が 進化できるようになりました 生物が大きく複雑になるには 酸素が必要なのです それから オゾン層もできました このおかげで現代の生物は B領域紫外線(UV-B)の 有害な影響から守られています 皮肉なことに 微生物のおかげで 複雑な生物が生まれることとなり 端的に言うと 30億年にわたる 地球の支配を 譲り渡したのです 現在では 人間は 複雑な生物の化石を採掘して 燃料としています これにより膨大な量の二酸化炭素が 大気中に放たれて 私たちの先祖の微生物のように 私たちも地球に大きな変化を もたらしつつあります この影響により 地球温暖化がもたらされました

残念ながら ここでの皮肉な結末は 人類の絶滅にもなりかねません ですから 地球外の生命に 到達することができないのは 知的生命体が どこかにいたとしても 進化を遂げてしまうと 自ら絶滅の道を たどるからなのかもしれません

岩石に話すことができたなら こう言うのではないかと思います 「地球上の生命は貴重なのだ」と 40億年もの時間をかけて 生命と地球が 繊細で複雑な進化を 共に遂げてきたことの 産物なのですから その中で人類は最後の ほんの少ししか担っていません 皆さんは この事実を 指針や予測とすることもできますし 宇宙の片隅で人類がこれほど孤独なことの 説明とすることもできるでしょう いずれにせよ なんらかの視点を 得るために使ってください 皆さんが「故郷」と呼ぶこの地球で 後に残したい遺産についての 視点を得るためにです

ありがとうございました

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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