微生物の勝ち地球で最も数の多い生命
地球の生命は、最初の30億年間はほぼ微生物だけだった。宇宙紀元のエンディング「微生物の勝ち」の背景にある、LUCAから共生までの実際の科学。
地球上の生命は最初のおよそ30億年のあいだ、ほとんど微生物だけでした。細菌のバイオフィルムは、カリウムイオンの波でコロニーを調整しています。ゲームのエンディング「微生物の勝利」は問いかけます。酸素が現れたとき生命が深海に隠れ、動物をまったく生まなかったらどうなるか。惑星規模の微生物の心はフィクションです。
このページではまずエンディングの解放方法を説明し、次に微生物の実際の歴史(共通祖先、3つのドメイン、酸素の増加、細胞内共生)を紹介します。さらに、小説『ソラリス』の背景にある実際の研究にも触れます。
解放方法
- ヒント:酸素が現れたとき生命が深海に隠れ、動物をまったく生まなかったら……
- 条件:「大酸化イベント」で「深海に隠れる」を選び、コラーゲンと動物を解放せずに、人類の起源に到達する。
- 注意:「記憶のこだま」でこれらの時代が飛ばされてしまう場合は、「アップグレード」でオフにできます。
- 報酬:次の宇宙では、惑星の表面が光る微生物マットに覆われます。
このエンディングは生命カテゴリに属します。
微生物の実際の歴史
最初のおよそ30億年のあいだ、地球の生命はほとんど微生物だけでした。これがこのエンディングの核となる事実です。その長い時間のあいだに、次のようなことが起きました。
- 共通祖先の住処:現代の遺伝子から遡ると、すべての生命の最終共通祖先は、高温で酸素がなく水素の豊富な深海の熱水噴出孔の近くに住んでいたかもしれません(Weiss et al., Nature Microbiology, 2016)。
- 噴出孔の生態系:深海の熱水噴出孔のまわりには、日光に頼らない生態系があり、生命の起源に新しい候補地を与えました(Corliss et al., Science, 1979)。
- ストロマトライト:グリーンランドの岩石には、37億年前の微生物の構造が残っているかもしれませんが、この解釈には今も異論があります(Nutman et al., Nature, 2016)。
- 第三の生命:リボソーム RNA を比較した結果、「細菌」は実際には大きく異なる2種類の生命であることがわかり、古細菌が別の系統として分かれました(Woese and Fox, PNAS, 1977)。
- 3ドメイン説:生命の樹は、細菌、古細菌、真核生物の3つの大きなドメインに描き直されました(Woese, Kandler and Wheelis, PNAS, 1990)。
- アスガルド古細菌:深海の堆積物から見つかったロキ古細菌は、真核生物にしかないと考えられていた多くの遺伝子をもっています(Spang et al., Nature, 2015)。
酸素が現れたとき
大気中の酸素は一度に現れたわけではなく、長く繰り返される過程を経て増えていきました(Lyons, Reinhard and Planavsky, Nature, 2014)。ゲームの「大酸化イベント」での選択肢の1つが「深海に隠れる」です。
細胞内共生とより複雑な細胞
ミトコンドリアと葉緑体は、かつては独立した細菌で、飲み込まれて細胞の一部になりました。この説は当時、十数誌の学術誌に却下されました(Margulis, Sagan 名義で発表, Journal of Theoretical Biology, 1967)。古代の紅藻の化石から、有性生殖と多細胞生物は少なくとも10億年前からあったことがわかります(Butterfield, Paleobiology, 2000)。約7億年前、地球はほぼ完全に氷に覆われていたかもしれません(Hoffman et al., Science, 1998)。遺伝物質については、DNA は二重らせんで、その塩基対の構造から遺伝情報がどのように複製されるかがうかがえます(Watson and Crick, Nature, 1953)。
これらはすべてこのエンディングに関連する実際の研究です。微生物の歴史を述べたものであり、微生物が動物のいない地球を支配できたことを証明するものではありません。
関連する小説
スタニスワフ・レムの『ソラリス』(1961年)は、海に覆われた惑星を研究する科学者たちの物語です。その海は1つの巨大な心なのかもしれません。どんな言語にも応答しませんが、人の最も深い記憶を実体のある存在に変えてしまいます。科学的な背景は次のとおりです。ガイア仮説やバイオフィルムのイオン信号は実際の研究ですが、惑星全体を覆う海が1つの心であるというのはフィクションです。
ゲーム設定(実際のものではありません)
惑星規模の微生物の心はフィクションです。実際のバイオフィルムはカリウムイオンの波でコロニーを調整しますが、それはコロニー内の連携であって、意識ではありません。
原典を読むには? 次のタイトルで検索してください
- Weiss et al. (2016): "The physiology and habitat of the last universal common ancestor"
- Corliss et al. (1979): "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"
- Woese and Fox (1977): "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms"
- Woese et al. (1990): "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya"
- Lyons et al. (2014): "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere"
- Sagan (1967): "On the origin of mitosing cells"
- Hoffman et al. (1998): "A Neoproterozoic snowball Earth"
実際の根拠
地球の生命は最初の約30億年のあいだ、ほぼ微生物しかいなかった。細菌のバイオフィルムは、実際にカリウムイオンの波でコロニーを調整している。
『ソラリス』(スタニスワフ・レム、1961年)の科学:ガイア仮説や、細菌バイオフィルムのイオンによる信号伝達は、実際の研究。惑星全体の海が1つの精神だというのはフィクション。
関連する研究
これらの研究はこのトピックに関連しますが、このページの直接の証拠ではありません。
深海の熱水:太陽光に頼らない生態系が深海の熱水の周辺に存在し、生命の起源に新しい候補地を与えた。
出典:Corliss et al., Science 1979, "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"
第三の生命:リボソームRNAを比較すると、「細菌」は実際にはまったく異なる2種類の生命であることがわかり、古細菌は独立した一系統になった。
出典:Woese & Fox, PNAS 1977, "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms"
三ドメイン説:生命の樹は、細菌、古細菌、真核生物の3つのドメインに分け直された。
出典:Woese, Kandler & Wheelis, PNAS 1990, "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya"
細胞内共生説:マーギュリスは、ミトコンドリアと葉緑体はかつて独立した細菌で、取り込まれて細胞の一部になったと提唱した。十数誌に掲載を断られた。
出典:Sagan (Margulis), Journal of Theoretical Biology 1967, "On the origin of mitosing cells"
LUCAの故郷:現代の遺伝子からさかのぼると、すべての生命の共通祖先は、高温で酸素がなく水素が豊富な深海の噴出孔の近くに住んでいたのかもしれない。
出典:Weiss et al., Nature Microbiology 2016, "The physiology and habitat of the last universal common ancestor"
全球凍結:ナミビアの岩石の層は、約7億年前に地球がほぼ全面を氷で覆われていた可能性を示している。
出典:Hoffman et al., Science 1998, "A Neoproterozoic snowball Earth"
酸素の増加:大気中の酸素は一度に増えたのではなく、長く繰り返される過程のなかで上昇した。
出典:Lyons, Reinhard & Planavsky, Nature 2014, "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere"
二重らせん:1ページの論文が、DNAは二重らせんであると提案し、塩基対が遺伝情報のコピーのしくみを示唆した。
出典:Watson & Crick, Nature 1953, "Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid"
アスガルド古細菌:深海の堆積物から見つかったロキ古細菌は、かつて真核生物にしかないと考えられていた多くの遺伝子をもっている。
出典:Spang et al., Nature 2015, "Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes"
最古の有性生殖:古代の紅藻の化石は、有性生殖と多細胞生物に少なくとも10億年の歴史があることを示している。
出典:Butterfield, Paleobiology 2000, "Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes"
37億年前のストロマトライト:グリーンランドの岩石には、37億年前の微生物の構造が残っているかもしれない。ただし、この解釈はまだ議論がある。
出典:Nutman et al., Nature 2016, "Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures"
ゲーム設定(創作)
- 惑星規模の微生物の心は、フィクションだ。
- 小説『ソラリス』のあらすじ:科学者たちが、海に覆われた惑星を研究する。それは巨大な一つの精神かもしれない。どんな言語にも答えないが、一人ひとりの心の奥底にある記憶を、実体ある存在に変えて返してくる。