2014年1月30日木曜日

6_119 日本珍菌賞 1:多様な生物

 人類は、菌類とは古くからから付き合ってきました。あるときは恵みを与えてくれる存在、ある時は危険な存在として、いろいろな側面を持っていました。今もまだ新種、新発見が相次いでいます。菌類に関する情報をほとんど知ることなく過ごしています。昨年「日本珍菌賞」というものができて、注目を浴びるようになりました。

 菌類は、キノコや納豆、醸造酒など、非常に身近な存在で、有用なものでああると思い当たります。菌類の持っている発酵という作用は、パンやチーズ、醤油、酒などの製造では欠かすことのできないものです。一方、腐ったり、カビがはえたり、水虫なと皮膚病の原因になったりと、迷惑な存在でもあることも知っています。ペニシリンのように命を救うものから、アルカロイドの猛毒をもつベニテングダケのようなものもあります。菌類は、非常に多様な側面をもっています。
 人類は、菌類を古くから警戒しながらも、有用として利用してきました。菌類は、胞子を飛ばして繁殖するため、非常に小さい目に見えない存在として振る舞います。そのため、実態がよくわかっていませんでした。酒造りでは、実態が見えないことから、その酒造りの蔵に住み着いた代々の麹菌を用いていたということもありました。
 菌類は、単細胞生物として小さいものから、目に見えるほど大きな多細胞生物もいます。また、無性生殖をするものも、有性生殖をするものもあります。多様です。
 菌類に共通する生き方として、栄養のとり方が、外部の有機物を利用していく「従属栄養」生物であるという点です。生物学で習ったように、植物が光合成をする生産者で、動物が植物などを食べる消費者、菌類が他の生物の分解者という関係になっていました。動物も外部にある有機物を取り込み体内で分解(消化)するのですが、菌類は有機物を細胞の外で分解し、それを細胞の表面から吸収するという仕組みになっています。
 菌類は、地球に存在する種類数が150万種と推定されているようですが、現在知られているのは、その1割にも足りません。私たちは、菌類をまだまだ知らないのです。新しい菌類が、今でも、次々と発見されていきます。
 菌類には、とびきり不思議な生態のものがあります。不思議で珍しい菌類に対して、日本菌学会が2013年6月に「日本珍菌賞」というものをつくり表彰することにしました。栄えある第一回日本珍菌賞の一位に輝いた菌類を、次回、紹介しましょう。

・大雪・
寒波があり、その後、比較的穏やかな日が続いたと思ったら、
次は激しい吹雪になりました。
めまぐるしく変わる天気です。
100年ぶりと言われた昨年の大雪に
今年は次ぐような積雪量になっているようです。
2月、3月にも降るかどうかが
大きな分かれ目になりそうですが・・・。
もう狭い道は雪で通行に支障がでています。
一台しか通れないような道が増えてきました。
広い道でも、車同士がすれ違うのが
恐ろしいようなところが多々あります。

・雪まつり・
いよいよ札幌の雪まつりも近づいてきました。
今年は2月5日から11日までです。
地元の私たちは、会場を歩いていると
知らず知らずに冷えて
風邪を引きそうになっています。
以前風邪をひいてからは、
テレビで見ることが多くなりました。
楽しいイベントがいろいろあり、
寒さも忘れてついつい疲れて
風邪をひきやすくなります。
まあ子供も大きくなったので、
それでもいいのですが。
なんとなく各種のイベントへの参加が
年々減っていくようで寂しくもあります。

2014年1月23日木曜日

2_123 最古の生命 2:決め手

 生命が存在したとされる岩石は、変成岩にみつかった鉱物でした。その鉱物から、生物であるという証拠が、2つ提示されました。さて、その証拠はどのようなものでしょうか。本当に生物はいたのでしょうか。

 最古の生命は、残念ながら見に見える形をもった化石ではありませんでした。生命の痕跡は、変成を受けた堆積岩のグラファイトから見つかりました。変成を受けると、もともとの情報はかなり失われることになります。もちろん生命の痕跡となるべき証拠も消えていくはずです。また、グラファイトも、変成を受けた鉱物なので、生物の情報が残っているのでしょうか。
 グラファイトは、炭素だけからできた鉱物です。グラファイトができるからには、変化を受ける前の物質も炭素の多いものだったはずです。炭素を濃集するメカニズムとして、一番に思いつくのは生物です。生物の体の主要成分は炭素です。石炭、石油も炭素の多いもので、起源は生物です。古い時代の炭素が濃集している地層は、かつては生物の遺骸が多数たまっていた層の可能性があります。ですから、最古の堆積岩で調べるべき地層は、炭素の多い層となります。グラファイトの多いところもその候補となります。
 では、グラファイトの炭素から何を読み取れるのでしょうか。まずは、詳しくみることです。するとナノメートルという非常に小さいサイズですが、現在の生物を構成する炭素が特徴的にもっている組織や外形が見つかりました。私には、写真をみてもよくわかりませんが、これは有力な証拠となるようです。
 そして、もうひとつは、炭素の同位体組成です。炭素の同位体には、炭素12(12Cと表記)、炭素13(13C)、炭素14(14C)の3つがあります。このうち14Cは放射性元素に由来し、量も少ないものです。12Cと13Cは安定しているため、この比は確かな手がかりとなります。生物の体をつくっている12C/13Cの値は、重い13Cが取り込まれにくいため、周囲の大気や海水の値とは違ったものとなります。その僅かな違いを利用して、生物起源の炭素かどうかを判断するという手法があります。大友さんたちは、生物起源と考えられる炭素の同位体比を検出しました。
 以上の2つの証拠から、38億年前の海(地層は海でたまったものだから)にいた生物であったと結論づけられました。
 非常に微細な構造をもった物質と、生物しかもたない化学成分、この2つが決め手です。ただし、そのような構造や成分が、本当に生物以外で生み出されないのか。今後、専門家間での議論によって判定されていくでしょう。

・後期終了・
大学はいよいよ後期の講義が終わります。
来週からは定期テストです。
1月も慌ただしく終わっていきそうです。
そして大学入試の2月になっていきます。
寒さや雪も今年は一段と厳しいようです。

・卒業研究・
先日、学科の卒業研究の発表会がありました。
発表内容は、学生それぞれのレベルとなっています。
努力した人、かろうじて整えた人、
膨大な努力や研究が背景にあることを伺わせる人、
教員や社会に出た時に役に立ちそうな研究、
多様な卒業研究がありました。
私としては、結果より過程を重視したいといつも思っています。
努力は結果と直結しないこともあります。
しかし、努力をした経験はきっと将来活きてくると思います。
人間として、経験の大きさはきっと
将来の人生に、違いを生んでくるでしょう。
いや、もう生まれているのかもしれません。
だから、私のゼミでは最後まで努力を求めます。

2014年1月16日木曜日

2_122 最古の生命 1:変成岩から

 グリーンランドの「堆積岩」から、生命の痕跡が見つかりました。日本の研究者が中心になっての研究成果です。実際に化石が見つかっているわけではありませんが、生命の痕跡としています。どのような根拠に基づくのでしょうか。

 このエッセイでは、生命誕生にかかわる話題として、「生命の起源」や「コモノート」などのシリーズで紹介してきました。生命の起源は、常に興味がそそられる話題です。
 2013年12月に最古の生命の証拠が新たに報告がなされました。その概要を紹介してきましょう。
 最古の生命の舞台のおおくは、グリーンランドのイスア(Isua)です。ここには地球で最古の堆積岩がでているためです。もちろん、今回の報告もイスアの試料を用いています。
 当然のことながら、生命の痕跡探しは、化石がみつかる堆積岩でおこなわれます。他の成因の岩石として火成岩や変成岩があります。火成岩はマグマが固まったもので、マグマの中では生命は存在しません。ですから、火成岩からは化石には見つかるはずがありません。変成岩は、もとの岩石種は問いませんが、高温高圧条件で別の岩石になったものです。もとの岩石が堆積岩で化石を含んでいたとしても、化石の痕跡は消えてしまいます。
 したがって、化石探しは堆積岩でということは、当たり前のことになります。堆積岩のある鉱物に着目して、詳細な分析から生命の痕跡が示されたことがありました。その結果を、多くの地質学者は信じていたのですが、実はその岩石が火成岩であったことが判明しました。その報告は否定されました。他にも、イスアでの最古の生命探しは、何度も発見したという報告があり、その後、証拠や手法などの不備が指摘され、立ち消えになるという繰り返しがありました。
 現在まで、イスアの38億年前の地層からは、化石はまだに発見されていませんでした。そんな状況のもと、今回の報告がなされました。東北大学の大友陽子さんたちのグループがおこなった研究の成果でした。2013年12月8日のNature Geoscience(電子版)に掲載されました。タイトルは
Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks
(初期太古代のイスアの変堆積岩中の生物起源のグラファイトの証拠)
というものでした。
 このタイトルにはいつくか気になる術語があります。「変堆積岩(metasedimentary rocks)」と「生物起源のグラファイト(biogenic graphite)」です。
 まず、「変堆積岩」とは、変成作用をうけた堆積岩です。変成岩と言ってもいいのでしょうが、堆積岩のつくりや特徴をよく残しているのですが、岩石やその構成鉱物は変成を受けて別の鉱物に変わっているものをいいます。さきほど述べた、変成岩からは化石が見つからないという一般論に反しています。今回の報告は、そんな岩石から化石の生命の痕跡を見つけたのです。
 次の「生物起源のグラファイト」ですが、グラファイトとは炭素からできている鉱物で石墨とも呼ばれています。鉛筆の芯に使われていものと同じです。炭素だけからできている鉱物なので、その中には化石はありません。炭素は、生物にとって必要不可欠な主要成分です。生物がいたとして、化石が埋まっていたとしても、グラファイトになっていのですから化石は消えてしまっているはずです。しかし、そのグラファイトが生物起源だと認定できるということです。
 それらの詳細は次回としましょう。

・大雪・
週末から連休にかけて、
わが町は大量の雪が降りました。
成人式の参加者は
大変な思いをされたのではないでしょうか。
岩見沢の方の積雪はもっと大変だったようです。
今では、道が通常の半分ほどの幅しかなく
車も人も非常に危ない思いを通行しています。
12月までは雪が少ないと思っていたのですが、
帳尻を合わすように、
暮れから度々大雪が降っています。
今では、例年にない積雪量となっているようです。

・センター試験・
大学は、正月明けから1週分の講義があり、
通常モードにもどりました。
次には定期テストが控えているので、
学生たちには緊張感があるようです。
大学全体では、週末のセンター試験の準備で
なんとなく落ち着かなくなっています。
センター試験は教職員総出での体制となっています。
受験生は、もっと緊迫した気持ちで
今を過ごしているのでしょう。
健闘を祈ります。

2014年1月9日木曜日

3_124 本源マグマ 5:特異か普遍か

 2つの本源マグマの発見は、沈み込み帯で起こる火山活動全般に再考を迫る可能性があります。発見された2つの本源マグマが、特異な背景を持つものなのか、それとも普遍的なものかによって、地質学の進展においては大きな違いとなります。

 田村さんたちが報告した本源マグマ自体が珍しいものであるうえに、2種類も見つかったことも驚きです。非常に貴重な発見だといえます。そして、もっとも重要なことは、沈み込み帯におけるマグマ形成のメカニズムに、再考を迫ったことでした。
 列島のマグマ形成は以下のメカニズムだと考えられています。海溝で列島の下に沈み込む海洋プレートは、深くなるにつれて水分などの成分が絞り出されます。それらの成分が、列島下のマントルにつけ加わると、岩石を溶かす効果が起こります。絞り出された成分は、多くは水分ですが、海洋プレートの上層にあった堆積物が、高温高圧のために少し溶けたもの(メルトと呼ばれています)も、マントルに供給されます。水分とメルトが混じったものが、マントルの岩石を溶かしマグマをつくります。そのようなマグマが、列島の火山の起源となると考えられていました。
 沈み込む海洋プレートから絞り出された水とメルトは、量や比率は変化しますが、両者が混じってマントルを溶かすために使われていると考えられていました。それらの成分は、マグマの中に混っていることになります。
 ところが、今回、本源マグマとして、つまりマントルが溶けたものとして、水分の多いマグマとメルトが多いものとが見つかったのです。さらに、同じ火山体に、同時期に2つ、本源マグマとして存在したことになります。このような事実をどう考えればいいのでしょうか。少なくとも今までの考えでは、地表には出てくるはずのないマグマです。
 実際の試料やデータ、さらには状況証拠から、沈み込んだプレートから水分とメルトが絞り出されるのですが、それらが混じることのない状態(イミッシブル、不混和)のまま移動し、別々にマントルを溶かして、異なる本源マグマをつくったと考えられるのです。これが、田村さんたちのいう「ミッション・イミッシブル仮説」です。
 「ミッション・イミッシブル仮説」が、この地域、この火山だけに起こった特異な現象なのか、それとも普遍的に見られる現象なのかを、今後、解明していく必要があります。
 もし局所的な現象であれば、なぜ本源マグマが2つも形成されたのか、その地域性や特異性を説明してく必要があります。もし普遍的現象であるのなら、他の列島の火山でも、このようなイミッシブル現象が起こっていなかったかを検証していく必要があります。「ミッション・イミッシブル仮説」が起こっていたとなると、列島のマグマ形成メカニズムに大きな変更を迫ることになります。今度の研究に期待したいものです。

・利器のありがたさ・
明けましておめでとうございます。
穏やかな正月を迎えられたでしょうか。
我が家は、30日の夜に給湯器が、突然、故障しました。
そのため、風呂に入れなくなりました。
サービスセンターにいろいろ業者に手を回していただき
1月4日には新しい設備が入手でき
取り付けられることになりました。
そのため風呂は、大晦日と正月は、
毎日、スーパー銭湯や温泉に通うことになりました。
正月なのでいいことだともいえますが、
毎日のことだと少々疲れます。
大雪でも出かけなければなりません。
4日の午前中には給湯器をつけていただき、
お湯のある生活、自宅で風呂に入れる生活に戻れました。
お湯が出ることが当たり前の生活に馴れると
そのありがたさを忘れてしまいます。
今年の正月は利器のありがたさを
再確認することができました。

・授業再開・
大学が授業が再開しました。
息子たちは、今週一杯冬休みです。
まあ、クラブで学校にはでていますが。
4年生は卒業研究の発表の準備。
3年生以下は、定期試験の準備。
教員はセンター試験と定期試験の準備。
正月明けから3月までは、
なにかと慌ただしい日々が続きます。

2014年1月2日木曜日

3_123 本源マグマ 4:2つの本源

 火山全体を形成するマグマの本体が、本源マグマだと考えられています。本来、ひとつのマグマから多様性を形成するという思想で考えられたのが、本源マグマでした。ところが、今回発見された本源マグマは、2種類ありました。この2つの本源マグマは、いったい、何を意味しているのでしょうか。

 独立行政法人海洋研究開発機構の田村芳彦さんたちは、マリアナ諸島の中央に位置する、パガン島から本源マグマを発見しました。その経緯を紹介します。
 パガン島は、マリアナ諸島の中央部に位置し、現在も活動するもっとも大きな火山島で、標高540mあります。火山ですが、深度3000mの海底にそびえ、本体の多くは海面下にあります。今回発見された本源マグマは、パガン島の北の海底のからみつかりました。
 海洋研究開発機構の無人探査機ハイパードルフィンで、2010年に調査されました。ハイパードルフィンの#11147の潜航によって、23個の溶岩が採取されました。溶岩のうち、R1からR14(COB1)と、R15からR21(COB2)、そしてR22-R23は、性質が違っていました。
 採取された試料のうち、重要な意味を持つのは、COB1とCOB2の2つタイプでした。COB1は深度1700mに、COB2は深度1500mに位置する海底の高まりで、溶岩噴出で小山になっているようです。火山岩の産状は、枕状溶岩で、風化はなく、表面に堆積物が積もっていないので、非常に新しいものでした。
 採取されたCOB1もCOB2も、その化学組成は、マントルのカンラン岩ができてほとんど結晶を出していない(未分化といいます)、本源マグマの特徴を満たしているものであることがわかりました。COB1とCOB2は、いずれも本源マグマとしていいものでありながら、化学的な性質が違っていました。
 これは、従来の本源マグマの考えに反するものです。従来の考えとは、起源物質が溶けて、一つのマグマがその系列の始まり、本源としてスタートするというものです。
 今回発見された2つの本源マグマは、化学的に未分化なマグマであることが一番の根拠ですが、大きな一つの火山体の脇から噴出していること、活動中の本体の火山と同じく最近噴出していることなどから、現在の火山活動をしているマグマと深く関連していると考えられます。つまり、いずれも、現在の火山活動をしている本源マグマと考えられるということです。
 本源マグマが海底に噴出したのは、特別な経緯をたどったためだと考えられます。通常、本源マグマは、マグマ溜まりに一旦入ります。マグマ溜まりでは、前に述べたように、結晶の晶出がはじまるため、結晶分化が起こります。したがって、本源マグマは地表には現れないということになります。
 しかし、今回発見された本源マグマは、特別な経路をたどったことになります。マントルが溶融して上昇中の本源マグマが、マグマ溜まりに達する前に、途中にできた割れ目から、噴出したものだと考えざるえません。そのため、結晶分化作用を受けることなく噴出したことになります。
 この2つの本源マグマの発見が、田村さんたちの、「ミッション・イミッシブル」仮説の発端となっています。

・謹賀新年・
明けまして、おめでとうございます。
多くの購読者のおかげで、昨年1年を滞りなく、
発行することができました。
本年も、できれば、今までの同じように
エッセイを発行していければと願っています。
本メールマガジンは、地質学、地球科学という
非常にマイナーな分野のエッセイです。
私は、このエッセイの他にも、
月刊メールマガジン「地球のつぶやき Terra Incognita」(毎月1日発行)、
月刊メールマガジン「大地の眺める」(毎月15日発行)
を発行しています。
2つとも、私が専門としている
地質学を題材にしたエッセイですが、
長年継続しているものです。
いずれのエッセイも、この週刊メールマガジン
「地球のささやき Sound of The Earth」
を母体として誕生したものです。
ですから、私としては、このエッセイを
大切に守り、そして継続していこうと考えています。
そのためには、皆様の購読が一番の励みとなります。
今年もよろしくお願いします。

・継続を選択・
年のはじめに、どのようなエッセイを書こうか考えました。
特別な内容のエッセイを書くかともと考えました。
しかし、このエッセイは淡々と地質学の話題を提供するを
旨として発行してきました。
ですから、特別な記事を書くことなく、
昨年から継続中のエッセイを淡々と書くことにしました。
前回のエッセイで、何を書くか迷っていると書きましたが、
継続の話題を書くことにしました。
ご了承ください。