地球上の生命には、長く乱れた歴史があります。科学者たちは、地球が形成されてからおよそ5億年前、およそ40億年前に最初の単細胞生命体が発生したと推定しています。始生代（40〜25億年前）までに、多細胞生命体が出現したと考えられています。そのような生物（Archaea）の存在は、古代の岩石で見つかった炭素同位体から推測されてきましたが、化石の証拠はとらえどころのないままです。
UCLAとウィスコンシン大学マディソン大学の研究者チームが最近行った研究のおかげで、すべてが変わりました。チームは西オーストラリアからの古代の岩石サンプルを調査した後、34億6,500万年前の多様な生物の化石化した遺跡が含まれていることを突き止めました。この研究は、最近の太陽系外惑星の発見と相まって、宇宙には生命が豊富であるという理論を強化しています。
「古くから知られている微化石群集のSIMS分析は、分類群に関連した炭素同位体組成を記録している」というタイトルのこの研究は、最近 全米科学アカデミーの議事録。研究チームが示したように、彼らの研究は約3,465百万年前の西オーストラリアのエイペックスチャートから採取された11の微生物化石の炭素同位体分析で構成されていました。
これらの11の化石は本質的に多様であり、研究者はそれらの見かけの生物学的機能に基づいて5つの種のグループに分類しました。二つの化石サンプルが原始的な形の光合成を行ったように見える一方で、もう一つは明らかにメタンガスを生成した。残りの2つはメタン消費者であるように見え、それらは（哺乳類が脂肪を使用する方法と同様に）細胞壁を構築および維持するために使用していました。
J.ウィリアムショーフ（UCLAカレッジの古生物学の教授であり、この研究の筆頭著者でもある）が、UCLAニュースルームのプレスリリースで次のように述べています。
「34億6,500万年前までに、地球上の生命はすでに多様化していました。それは明らかです—原始的な光合成装置、メタン生産者、メタン使用者。これらは、地球の歴史において当時の非常に多様な生物を示した最初のデータであり、以前の研究では、34億年前にも硫黄ユーザーがいたことを示しています。
この研究は、古代の化石として保存されている微生物についてこれまで行われた中で最も詳細であり、Schopfと彼の仲間が20年以上にわたって行ってきた研究に基づいています。 1993年に、Schopfと別の研究者チームは、これらのタイプの化石を最初に説明した研究を行いました。その後、2002年に別の研究が行われ、その生物学的起源が実証されました。
この最新の研究で、Schopfと彼のチームは、彼らがどのような種類の生物であり、どれほど複雑であるかを明らかにしました。これを行うために、彼らは二次イオン質量分析法（SIMS）と呼ばれる技術を使用して微生物を分析しました。SIMSは、炭素12と炭素13の比率を明らかにします。炭素12は安定しており、自然界で最も一般的なタイプですが、炭素13はあまり一般的ではありませんが、同様に安定した同位体であり、有機化学の研究で使用されています。
各化石から炭素をその構成同位体に分離し、それらの比率を決定することにより、チームは微生物がどのくらい前に住んでいたか、および微生物がどのように住んでいたかを結論付けることができました。この作業は、ジョンバレー教授が率いるウィスコンシンの研究者によって行われました。 「炭素同位体比の違いはそれらの形と相関しています」とバレーは言いました。 「それらのC-13とC-12の比率は、生物学と代謝機能の特徴です。」
現在の科学的コンセンサスによると、高度な光合成はまだ進化しておらず、酸素は5億年後まで地球に現れませんでした。 20億年前までに、酸素ガスの濃度は急速に増加し始めました。これは、地球が形成されてからおよそ10億年後のこれらの化石が、それらが大気中の酸素がほとんどなかったときに生きていたことを意味します。
酸素がこれらのタイプの原始的な光合成装置に有毒であることを考えると、それらは今日非常にまれです。実際には、それらは十分な光があるが酸素がない場所でのみ見つけることができます。これは組み合わせではめったに見られないものです。さらに、地表にさらされた岩の平均寿命はたった2億年しかないため、岩自体が大きな関心の源でした。
Shopfが彼のキャリアを始めたとき、最も古くから知られている岩石のサンプルは5億年前のものでした。これは、彼と彼のチームが調査した化石を含む岩石が地球上の岩石が得ることができるのと同じくらい古いことを意味します。そのような古代のサンプルから化石化した生命を見つけることは、多様な生物とライフサイクルが初期のアーケンイオンによってすでに地球上で進化していたことを示しています。
これらの発見は、生命が地球上にいつどのようにして出現したかについての研究に当然の影響を与えます。地球を超えて、この研究は、地球がまだ非常に若くて原始的な状態であったときに生命が現れたことを示しているので、意味合いもあります。したがって、同様のプロセスが宇宙の他の場所でも行われていることはありそうです。 Schopfが説明したように：
「これは、生命がかなり早く始まったはずであり、原始生命が形成し、より高度な微生物に進化することは困難ではなかったことを確認します。しかし、条件が正しければ、宇宙での生活は広まるはずです。」
この研究は、NASA Astrobiology Instituteから提供された資金のおかげで可能になりました。 Schopfは将来に目を向けると、NASAの火星への乗組員の任務によって持ち帰られた岩石を研究するために、これらの化石をこれまで使用してきたものと同じ技術が使用される可能性が高いと示されました。 2030年代に予定されているこのミッションでは、 火星2020ローバー そしてそれらを分析のために地球に戻します。
