第八話-生命と酸素に溢れた理由は光合成。('ω')
まだまだ課題のある
地球の生物界、、
(。・ω・。)
次に起きる特筆すべき
進化とは…
どういうわけが今回は
光合成の巻。です。(๑╹ω╹๑ )
第七話までのあらすじ。
('ω')
なんやかんやあって、
生命は進化しましたが、、、
なんとかしないとジリ貧に
なりそうです。(・n・;)
はてさて、
今から26億年ほど昔…
(・.・;)
当時の生物にとって唯一の
生命エネルギーの源泉が
減ってきてたんです。。。
その条件で生き残るには、
まぁ普通現代人の感覚では…
源泉の奪い合い。
('ω')
自分さえ良ければいい。
効率良くエネルギーを確保
することだけ考えますが……
26億年前の生物はもっと
賢く突拍子もなかった。
(/・ω・)/
源泉エネルギーを確保
できないのなら、、、
自分でエネルギーを作る、
(；゜Д゜)
なんてぶっ飛んだヤツが
出て来たんだわさ、、、
＼(゜ロ＼)(／ロ゜)／
とはいえエネルギーって
どうやって作るの？？
(・ｎ・;)
これ3分間クッキングくらい
モノゴッツ簡単に言うと…
まず材料はたった二つ。
二酸化炭素(CO₂)と水(H₂O)。
海中だから水は当然あるし、
二酸化炭素も溶けてます。
念のために言っとくと、
C=炭素、O=酸素、H=水素の
元素記号です。。
これを反応させまして…
とりあえず進歩の過程は
よくわからなかったですが
結論から言うと、、
6CO₂ + 12H₂O ⇨
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
もっと簡単に言うと、
二酸化炭素と水を反応させ、
グルコース(C₆H₁₂O₆)と、
酸素(O₂)と水に作り替える。
ということです。
('ω')
そうこれこそ生命の糧…
光合成の始まりです。
ヾ(*´∀｀*)ノ
グルコースとはブドウ糖。
最も単純な有機物。
けど当時の生物の多くは、
この糖を複雑な有機物……
アミノ酸やタンパク質などに
変えることはできたんです。
だからブドウ糖があれば
生物は身体を構成できます。
ちなみにその変化なら
現代人間化学者でもできる
らしいです。('ω')
ただ、、
無機物から有機物を作るのは
現代化学者でも不可能。。
( ゜Д゜)
もんの凄いことなんです。
これを大昔の原始生物が…
シアノバクテリアとかいう
小さな小さな原始生物が
成し遂げちゃったんです。
しかも…特別な機材とか
薬品とか使ってません。。
化学反応に必要な
エネルギーはなんと、、
太陽の光だけを利用して
造っちゃったんです。
ノーベル化学賞100個じゃ
絶対足りない大功績です。。
(((o(*゜▽゜*)o)))
ただ、(・.・;)
それだけでは大きな問題が
残ってしまいました。
(;´・ω・)
その問題とは実は、
化学反応で酸素を出すこと。
(・.・;)
だったみたいです。。
人類をはじめ現代生物には
不可欠な物質…酸素。
(;・∀・)
大気中のおよそ21%。
窒素の78%とあわせると、
地球の大気の約99%はこの
二つで締められてるって
くらいの重要な気体ですが
実は26億年前は…
大気中の約0.02%！？
＼(゜ロ＼)(／ロ゜)／
人類は酸欠で即死だぞ。。
さらに酸素は二酸化炭素ほど
水に溶けやすい性質ではない
から海水中にはほぼゼロ？？
魚とかはもっと生きられない
環境だったんですわ。。
では…(・.・;)
酸素がほぼなかった当時の
大気の構成ってどんなの？？
実は…
二酸化炭素が約20%！？
＼(゜Ｎ＼)(／Ｃ゜)／
窒素と合わせてやっぱり
約99%！？？
地球温暖化だ二酸化炭素を
減らせって言ってるけど、
2025年時点の二酸化炭素は
大気中の約0.043%。。
(・.・;)
増加傾向と知ってますが
大昔と比べるとものすごく
少ないなって感じます。。
つまり当時と今の大気の
構成を比較したら、
二酸化炭素と酸素の含有率が
そっくり入れ替わった、
ってイメージなんですわ。。
(・.・;)
生命が光合成して空気中の
二酸化炭素のほぼ全てを…
酸素と有機物に変えて
しまったんですわ。。。
Σ('◉⌓◉’)
ではそれでどういう影響が
出たのかというと、、
実は生物にとって酸素は、
(・.・;)
猛毒なんです。。
だって酸素ってのは何でも
結合して酸化させるから。
激しく酸化するのが燃焼。
焼き尽くすこと。(・ｎ・;)
激しく酸化しない鉄とかは
サビちゃうってこと。
ということで実は、、
ＤＮＡは酸素に触れたら
酸化してダメになる。
(/・ω・)/
はっきりいえば死んで
しまうんですわ。。
特に当時の生物は酸素の
全くない環境に適応して
きましたからね、( ゜Ｎ゜)
酸素への耐性なんてある
わけがないんです。
だからシアノバクテリアが
酸素を出すたびに周囲の
生物が死んじゃいます。
(・.・;)
…ってかシアノバクテリア
自身も死んじゃいます。。
(￣д￣)
これじゃ環境適合できた、
とは言えないんです。。
では…(・.・;)
この酸素という猛毒を前に
生命は対応できるの？？
そんな対応できた生命に…
[核]というのがありました。
('ω')
その対応法はＤＮＡの周囲を
熱い膜で保護してさらに
プヨプヨの物質で満たして
さらに周囲に有機物もつけて
他の生物も取り込む。
要するにＤＮＡを、、
分厚く頑丈に保護したんです。
(・ｖ・;)
これで一安心。(๑╹ω╹๑ )
ただその核にだって課題は
あったんです。
それはそもそもその大量の
物質をどう確保するか、、、
特に有機物は簡単には手に
入りませんから…
核は成長速度が著しく遅い
生命だったようです。。
(´・ｎ・`)
一方で酸素のある環境に
対して…(・.・;)
逆に酸素を活かそうとする
生命も現れたんです。
[ミトコンドリア]。
酸素呼吸の礎を作ったと
言われる生物です。
実は…それまでも有機物を
分解して熱を得る、
[無酸素呼吸]をする生物は
たくさんいました。
今でいう酒麹菌なんかは
その生き残りです。
ただこれで得られる熱は
それほど大きくない。
最も効率的に熱を発する
[アルコール発酵]という
方法でも現代風に言えば、
酒樽を温める程度です。。
けど一方で…
先にも書きましたが酸素は
モノを燃焼させる性質が
あるんです。('ω')
燃焼による熱エネルギーは
すごく大きいんです。
同じ量の有機物を使っても
[酸素呼吸]で得られる
エネルギー量はアルコール
発酵と比較すると…
16倍！？( ゜Д゜)
有機物の貴重な時代に
なんということ！！？？
こりゃ酸素呼吸を採用する
しかない、、ですが…
やっぱり課題はある。
(;´・ω・)
ミトコンドリア自身だって
下手に酸素に触れたら
死んじゃうのは同じ。。
それにミトコンドリアは
頻繁に酸素呼吸できるほど
有機物を持ってない。
それにそもそも大きな熱を
得たとして何に使う？？
ということで三者三様に
長所はあっても課題が
多くて活かしきれてない。
(;´・ω・)
しかしある日…
核の周囲にあった有機物に
シアノバクテリアと、
ミトコンドリアが入った。
(・.・;)
そして三者三様の活動を
するようになると、、
なんということでしょう。
(((o(*゜Ｖ゜*)o)))
三者の課題が完璧なまでに
解消されたんです。
シアノバクテリアが
出した酸素は核が処理して
直接触れさせない環境を
作り出すことに成功、、、
そして構成された有機物は
皆で分け合うことに、、
有機物と酸素を与えられた
ミトコンドリアは酸素呼吸で
大きな熱を発生。('ω')
当時としてはダントツの
活動力を持つ生命の一部に
なることに成功します。
そしてその熱エネルギーと
圧倒的な量の有機物を使って
核は成長して分裂して…
他の生物とは比較にならない
速度でその数を増やすことに
成功します。('ω')
シアノバクテリアはこれに
応えるよう光合成で大量の
有機物と酸素を作ります。
やがてシアノバクテリアと
ミトコンドリアは核細胞の
一部となります。
この生物…
当時としては究極ともいえる
完全生物こそが現代の、、
[クロレラ]の祖先なんです。
('ｖ')
そして核の中の遺伝子は
熱エネルギーを活かして
多種多様に進化します。。
ついでにいえば…
(・.・;)
もうこの生物には熱泉の
噴射は必要ありません。
世界中のどこの海でも
生きていけますから。。
こうしてその後およそ
10億年以上を経て…
世界中の海はクロレラを
祖とする生物たちで
埋め尽くされたそうです。
('ω')
そして空気中と海中に
あった大量の二酸化炭素は
ほぼ使い尽くされ、、、
地球は大気に酸素が溢れる
星になった…らしいです。
٩( 'ω' )و
酸素と有機物も溢れる世界、、
(๑╹ω╹๑ )
地球も進化した…
ってとこですかね？？
次回は酸素溢れる地球の
その後です。。
