地球に生命が誕生したのはおよそ40億年前といわれています。地球上に存在するさまざまな生物では、その祖先はどこまでさかのぼることができるのでしょうか？
光合成をおこなうバクテリアに注目し、その遺伝子解析から光合成生物の共通祖先が「テラバクテリアI」という系統に属することを発見した国立研究開発法人海洋研究開発機構（JAMSTEC）超先鋭研究開発部門 超先鋭研究開発プログラム主任研究員の延優（Masaru K. Nobu）さん。
さらに、「分子時計解析」という手法を取り入れこれまで考えられていた地球生命史を書き換える大発見をしました。光合成の起源から生命の3つのドメインについて、そして「LUCA（ルカ）」とよばれる地球生命の共通祖先についてお話をうかがいました。（取材・文：岡田仁志）
（撮影：神谷美寛／講談社写真部）
光合成は地球史のどこで生まれたのか？
ーー地球では24億年前に生物の光合成によって「大酸化イベント」が起きました。その光合成は、どのように進化したのか。前の記事では、「酸素非発生型」の光合成が先に登場し、それが「酸素発生型」の光合成に進化したというお話しをうかがいました。では、2タイプの光合成はそれぞれいつ始まったのでしょう。
これまでの話のように、現存する光合成生物の共通祖先を突き止めることで、どの系統が光合成遺伝子の「直系」なのかを明らかにしました。それによって、「酸素非発生型」の光合成が先だという生命史上での順序はわかったわけです。
地質時代と大酸化イベント（図版提供：JAMSTEC） 拡大画像表示
しかし、そのタイミングを年代に紐づけないと、地球史を解明したことになりません。つまり、光合成生物と光合成遺伝子の系統樹を描いて、機能が新たに発達した分岐点が何億年前なのかを特定しなければいけないんですね。
そのためには、光合成生物の遺伝子に関する分子情報と地質学的な化石情報を融合する必要があります。化石情報を系統樹にインプットし、遺伝子の進化速度などを計算して、系統樹の分岐がどの年代で起きたのかを明らかにする。これを「分子時計解析」といいます。
地質学者たちの長年にわたる研究成果がなければできないことですね。分子情報だけで語っても、化石情報だけで語っても、全体像は見えてきません。
「分子時計解析」の衝撃の結果！
ーーこれまでのお話では、生命そのものの進化と機能の進化を統合する必要があったというお話しをうかがいました。こちらの研究も、やはり化石情報と分子情報を合わせてトータルに見るわけですね。
そういうことです。その分子時計解析の結果を、現代に近いほうから説明しましょう。
分子時計解析の結果を組み合わせた地球史の年表（図版提供： JAMSTEC）拡大画像表示
まず、これまで「大酸化イベント」の主役と見なされていたシアノバクテリアの出現は、12億年前〜18億年前だと計算されました。「大酸化イベント」の始まりは24億年前とされているので、それよりかなり後になりますね。ただし酸素発生型の光合成が始まったのは25億年前〜26億年前だとわかりました。
ーーそれは教科書が書き換わるレベルの発見ではないでしょうか。これまではシアノバクテリアの登場から「大酸化イベント」が始まったと思われていましたよね？
はい、基本的にはみんなそう思っていましたね。でも、「シアノバクテリアの登場」と「酸素の発生」のタイミングを一致させると、分子時計解析の計算がすべて狂ってしまいます。シアノバクテリアの登場が25億年前だとすると、バクテリアそのものの出現時期も早まってしまうんですよ。
