ブラジルの古代の微化石を研究している科学者たちは、かつて小さな動物が残した痕跡であると考えられていた構造が、実際には微細な細菌や藻類の群集によって形成されていたことを発見した。この発見は、小動物が地球上に初めて出現した時期についてのこれまでの考えに疑問を投げかけ、約5億4000万年前には古代の海洋の酸素濃度がまだ低すぎて、一部の動物の生命を維持できなかったことを示唆している。
この研究はブラジルのマトグロッソ・ド・スル州で発見された化石に焦点を当てており、雑誌に掲載された。 ゴンドワナ研究。これまでの研究では、この痕跡は、カンブリア爆発の直前にあったエディアカラ紀に、虫のような生き物や他の小さな海洋動物が海底堆積物の中を移動していた証拠であると解釈されていた。
「マイクロトモグラフィーと分光法技術を使用して、微化石が当時存在していた細菌や藻類と一致する細胞構造を持っていることを確認しました。時には保存された有機物も含まれています。これらは、その地域を通過した可能性のある動物の痕跡ではありません。」と研究の筆頭著者であるブルーノ・ベッカーケルバーは述べています。彼は、FAPESP の支援を受けて、サンパウロ大学地球科学研究所 (USP) およびブラジルエネルギー・材料研究センター (CNPEM) でのポスドク研究中にこの研究を実施しました。
現在ハーバード大学で博士研究員として研究を行っているベッカー・ケルバー博士は、その痕跡が実際に動物によって残されたものであれば、それはアディアカラ時代のミオフィオナの証拠となるだろうと説明する。メイオファウナは体長 1 ミリメートル未満の小さな無脊椎動物です。このような古代の岩石の中でそれらが発見されれば、これらの生物の化石記録は大幅に後退していただろう。
カンブリア爆発前の古代の海
エディアカラ紀は、酸素レベルの上昇により複雑な生物が地球の海洋全体で急速に多様化する大きな進化の転換点であるカンブリア爆発の前に起こりました。化石証拠はカンブリア紀にメイオファウナが存在していたことを明らかに示しているが、新たな発見は、メイオファウナが一部の科学者が示唆しているような初期には存在していなかったということを示唆している。
このプロジェクトは、FAPESPが支援する「リオデラプラタクラトンと西ゴンドワナ」研究の一部で、IGc-USP教授で論文の共著者であるミゲル・アンジェロ・スティップ・バセイがコーディネートを担当する。
もう一人の著者、リオクラロのサンパウロ州立大学 (IGCE-UNESP) のルーカス・ウォーレン氏も FAPESP から支援を受けました。
研究者らはコロンバで収集された化石を再検査し、最近研究されたボドケーナ山脈地域のカツオの資料も分析した。両方の遺跡は、タマンゴ地層内のマットグロッソ・ド・スル州に位置しています。
これらの岩石は、ゴンドワナ形成の最終段階で大陸棚に沿った浅い海洋環境で形成され、その後超大陸が最終的に分裂して南アメリカとアフリカとなる地域が形成されました。
同じ研究グループは以前、同じくマトグロッソ・ド・スル州で発見され、今回の研究で報告されている細菌や藻類よりも若い、既知の最古の地衣類の化石である可能性のあるものを特定した。
高解像度の化石イメージングにより隠れた構造が明らかになった
化石をより詳細に研究するために、研究チームはカンピナスにあるCNPEMの粒子加速器施設であるシリウスにあるMOGNOビームラインを使用した。この技術により、研究者は数マイクロメートルから数ミリメートルの大きさの化石を研究できるようになりました。
科学者らは、マイクロトモグラフィーとナノトモグラフィーの両方を使用しました。これは、マイクロメートル（1000分の1ミリメートル）やナノメートル（10億分の1メートル）などの非常に小さなスケールで画像を作成できる技術です。
「大きなサンプルがあり、その中の構造を撮影したい場合、得られる解像度では不十分なことがよくあります。MOGNO のビームラインは、いわゆるズーム断層撮影を実行する世界でも数少ないビームラインの 1 つであり、サンプル内の何かに焦点を合わせ、サンプルを破壊することなくナノスケールで分析します」と Becker-Kerber 氏は述べています。
同氏は、構造物を動物の足跡として解釈したこれまでの研究では、このレベルの画像技術を利用できなかったと指摘する。
研究者らはまた、ラマン分光法を使用して化石の化学組成を調べた。この技術により、化石化した細胞壁内の有機物質が特定され、その構造は一時的な動物が残した痕跡ではなく、保存された微生物の体であるという解釈が強化されました。
巨大なバクテリアと藻類
一部の化石サンプルには、鉄と硫黄からなる鉱物である黄鉄鉱が含まれていました。研究者らは、サンプルの形状と化学的性質に基づいて、一部は硫黄酸化細菌、つまり代謝に硫黄を使用する生物である可能性があると考えています。
「この細菌群は驚くべきものです。これまでに記録された最大の細菌のいくつかは、まさにこのカテゴリーに属します。私たちが顕微鏡で見る細菌に対して抱いている一般的なイメージに反して、一部の種は髪の毛よりも大きな直径に達し、肉眼で見ることができます」とベッカーケルバー氏は言う。
化石には正確な種を特定するのに十分な詳細が保存されていないが、研究者らはいくつかの採取地で保存された細胞、細胞壁内の分裂、有機物の痕跡を発見した。研究チームによると、もし構造物が動物の移動によって引き起こされた単なる妨害であれば、これらの特徴は存在しなかったでしょう。
化石は 3 つの異なるサイズ範囲でも見られ、複数の種が微生物群集で一緒に住んでいた可能性があることを示唆しています。最も大きな形態は緑藻または紅藻に似ていますが、より小さな化石は藻類、シアノバクテリア、または硫黄酸化細菌を表す可能性があります。
「凹凸のある隔壁、コイル状の糸、沈殿物はないが有機物を含む細胞が存在します。これらの証拠は、純粋に動物によって引き起こされた撹乱の兆候というよりも、細菌や藻類にはるかに近いです」と研究者は結論づけています。
この発見は科学者にカンブリア爆発前の世界のより明確なイメージを提供し、複雑な動物生命の出現への道を開いた環境条件を研究者がより深く理解するのに役立つかもしれない。
