太古の氷河にまつわる発見、複雑な生命の進化解明する手掛かりに　新研究

（ＣＮＮ） 今から５億年以上前、氷に覆われた極寒の地球上では、氷山が複雑な生命体の材料となる物質をかき混ぜる役割を果たしていた。そうした動きは大地の鉱物が氷山によって切り崩され、海洋に沈められることで発生した。新たな研究が明らかにした。

巨大な氷山が凍った大地を覆いながら徐々に移動し、氷結した海洋へ向かう場合、それらの氷山は下方にある大地をこすり上げ、地殻から岩石を削り取っていた。最終的に氷山が融解する際には、陸地由来の化学物質が大量に海洋に放出されたと研究者らが報告している。この「氷山の箒（ほうき）」によって大地から払い落とされた鉱物が海洋の化学組成に変化をもたらし、海中に栄養素を注入。これらの栄養素から複雑な生命の進化が形作られた可能性があると、研究者らはみている。

新原生代として知られるこの太古の極低温期は、約１０億年前から５億４３００万年前まで続いた。当時の地球の状態は「スノーボールアース（全球凍結）」とも形容される。当時存在した複数の陸塊は一つに結びついてロディニアと呼ばれる超大陸を形成した後、再び分裂した。微生物やシアノバクテリア、海綿動物、海底に暮らす有機物といった地球最古の生命体は海洋に生息していた。新原生代が終わった後には、より複雑な生命体が登場。身を守る殻やとげを持った海洋生物が初めて現れた。

科学者らは従来、この進化の急展開について、地球の大気や海水上部に含まれる酸素の増加に原因があると考えてきた。しかし２５日刊行のジオロジー誌に掲載された研究論文では、太古の氷河の流れが直接海洋中の化学変化を形成した可能性があると示唆。海洋中の化学変化は、生命が複雑系へと進化する上で極めて重要だったとしている。

氷河の動き、もしくは氷河作用は、地表の堆積（たいせき）物を削り取り、海洋や湖、川へ運ぶことで知られている。これが水中における食物網の基礎を形作る。しかし、太古の地球を専門とする研究者らにとってはこれまで、新原生代の氷河がそもそも動くのかどうかさえ明確ではなかった。ましてや氷河の動きがその下にある大地を削り、鉱物を海へ運ぶほどのものなのかどうかはさらに確証がなかった。

特徴的な玄武岩柱が立ち並ぶスタファ島は、スコットランド・ヘブリデーズ諸島を形成する島の一つ/Markus Keller/imageBROKER/Shutterstock

豪カーティン大学の地球・惑星科学教授で、論文の筆頭著者も務めたクリス・カークランド博士は、同僚らと共にその答えを英国のスコットランドと北アイルランドで見つけた。

彼らはそこで新原生代当時の岩石層に含まれる堆積物を調査。その数百万年後に訪れる「温室地球」時代の堆積物と比較し、両者の鉱物の組成が劇的に異なっていることを突き止めた。

カークランド氏はＣＮＮへの電子メールで、「本質的に、これらの堆積岩のＤＮＡが変化したということだ」と強調した。

この発見は、活動的な氷河作用という概念を「ある程度」補強するように思えると、ユニバーシティー・カレッジ・ロンドン（ＵＣＬ）の地質学教授、グレアム・シールズ博士は指摘する。シールズ氏は今回の新研究に関与していない。ただ同氏がＣＮＮへの電子メールで明らかにしたところによると、当該の研究にはスノーボールアースの終わりを告げたマリノアン氷期と呼ばれる大規模な氷河時代のデータが含まれていないという。同氏はまた、氷食作用を複雑な生命の進化に直接結びつけることにも慎重な姿勢を示した。

新原生代の終わりにかけて、海洋化学に起きた変化の一つとして知られるのはウランの増加だ。過去の研究では、これを大気中に酸素が増えた結果だと説明していた。「しかし我々のデータが示唆するところでは、海洋に元素が流れ込んだこともまた、この現象に関して一定の役割を果たしている」とカークランド氏は主張。現在は陸地と海洋の環境におけるこうした変化をマッピングし、元素の移動を地球規模のシステムとして描き出す作業に取り組んでいるという。

科学者らは７億２０００万年前から６億３５００万年前の間に大規模な氷河作用が少なくとも２度発生したと報告している。新原生代の終わりまでに地球を覆う氷は融解し始め、大掛かりな化学組成の移行が地球の大気と海洋で起きていたという。

米ハーバード大学で地球・惑星科学を専攻するアンドルー・ノル名誉教授は電子メールでＣＮＮの取材に答え、新原生代の氷河作用が栄養物の供給を通じて初期の生物進化を促したとする発想は以前から存在するとしつつ、氷河作用によって海洋に流れ込んだ鉱物の量が生物学上の影響を伴う長期的な環境変化をもたらすほどのものだったのかどうかは依然として疑問の余地があるとの認識を示した。

過去には氷河作用の影響について一時的なものに過ぎなかったとする研究も発表されたとノル氏。今回の新たな発見に関しては「興味深い点を議論に加えた」と評価しながらも、「議論自体は今後も続いていく」と語った。