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★ [SilverSackの自画自賛] SilverSackの書斎から

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 「生物はなぜ誕生したのか / ピーター・ウォード,ジョセフ・カーシュヴィンク」の内容


非常に情報量の多い本だと思いますが、今は正しくないとされている学説を丹念に説明しているところもあって、「え、今まで読んだところ結局全部ウソなの!?」なんてのもあるので、理解するのが結構大変な本でもあります。なので、私なりに整理してみました。

従来の時代区分 この本の内容
概要 地球環境の状況 生物の進化の状況
46~42億年前 冥王代 生命が生まれ得ない時代
  • 地表温度が溶岩並みに熱かった。
  • 酸素はなかった
  • 生命体なし。
42~25億年前 始生代 42~36億年前 原始生代 生命誕生へ至る道
  • 42億年前頃、地表温度が下がり、岩石が作られた。
  • 大気の状態は、窒素の割合は今と変わらないが、二酸化炭素、硫化水素、水蒸気、メタンガスは今より格段に多かった(二酸化炭素は今の一万倍)。酸素はなかった。
  • 温室効果ガスが多かったため、太陽が弱々しくても、暖かかった。
  • この状態は28億年前まで続いた。
  • 生命体はなかったが、以下の流れでより複雑なタンパク質が作られるようになっていった。
    • 42~40億年前 - 前生物学学的な反応
    • 40億年前 - 前RNAワールド
    • 38億年前 - RNAワールド
    • 36億年前 - 最初のDNA/タンパク質生命
36~32億年前 古始生代 生命の誕生
  • (34億年前)最初の生命が生まれた。最初の生物は、酸素がなかったため、メタン、二酸化炭素、アンモニア、硫化水素で生きていた。
  • 誕生場所は、熱水噴射口、火星等いろいろな説がある。
32~28億年前 中始生代
28~25億年前 新始生代 酸素と光合成の誕生
  • 紫外線に水が反応し、少量だが酸素が生成された。
  • 大気中に酸素が発生することにより、酸素に対する耐性を持つ生物が生まれた。
25~5.42億年前 原生代 25~16億年前 古原生代 25~23億年前 シデリアン紀
  • 24億年前、オゾン層が形成された。地表に届く紫外線が減少した。
  • 24億年前、光合成をする生物が現れた。
23~20.5億年前 リィアキアン紀 硫黄で生きる生物から酸素で生きる生物への主役の交代
  • 23億年前に温室効果ガスの濃度が下がり、スノーボールアース現象が発生した。22億年前まで続いた。
  • この時、酸素濃度は、5%程度まで上がり、二酸化炭素濃度は、今の1000倍まで下がった。
  • 22億年前スノーボールアース現象の後、「大酸化事変(大気中の酸素濃度の急激な上昇)」が起こった。
  • この時の酸素濃度は20%を超えていた。
  • 22億年前、スノーボールアース現象の後、以下の現象が起こった。
    • 光合成を行うシアノバクテリアが発生した。
    • グリパニア(最初の多細胞生物)が生まれた。
    • この頃、酸素を消費する生物はいなかった。
20.5~18億年前 オロシリアン紀
  • 海は、酸素があるのは表面だけで、5メートルも潜ると硫化水素で満たされていた。
  • この後、陸地の面積が増え、鉄分が海に流れ込むようになり、鉄が硫黄と結合して、水分中の硫黄が減った。
  • 酸素濃度は、一転して急激に低下し、1~2%程度になった。
  • 二酸化炭素濃度は、今の100倍まで下がった。
  • 19億年前に全真核生物が生まれた。酸素は酸化という形で生物にダメージを与えるものだが、生物は2億年をかけて酸素にうまく対処できるようになった。
18~16億年前 スタテリアン紀
  • (20億年前から10億年前の10億年間)光合成をして酸素を発生する生物と硫黄を利用する生物が争っていて、酸素濃度がそれほど増加しなかった。
  • 水分中の硫黄が減るにつれて、酸素を発生する生物が優勢になっていった。
16~10億年前 中原生代 16~14億年前 カリミアン紀
14~12億年前 エクタシアン紀
12~10億年前 ステニアン紀
10~5.42億年前 新原生代 10~8.5億年前 トニアン紀
8.5~6.35億年前 クライオジェニアン紀 動物誕生への道
  • 7.17~6.35億年前、スノーボールアース現象が2回起こった。このときのスノーボールアース現象は、超大陸がばらばらに分かれる課程で、ケイ酸塩鉱物が風化されたため、二酸化炭素濃度が下がって発生した。
  • 酸素濃度は1~2%程度、海の中は、酸素があるのは表面だけで、5メートルも潜ると硫化水素で満たされていたという状態に変化はなかった。
  • 二度のスノーボールアース現象で、生物の大量絶滅と多様化が起こった。
6.35~5.42億年前 エディアカラ記
  • 酸素濃度が5~6%まで上昇。
  • 6.35~5.85億年前、アバロン爆発(生物の多様性が爆発的に増加)が発生した。
  • 6.6~5.7億年前、左右対称の動物が発生した。
  • 6.35億年前、動物は誕生しかかっていたが、誕生には酸素濃度の上昇を待つ必要があった。
5.42億年前~今 顕生代 5.42~2.52億年前 古生代 5.42~4.88億年前 カンブリア紀
  • 酸素濃度が13%に急上昇
  • 二酸化炭素濃度は、今の数百倍
  • 太陽エネルギーは、今より5%程弱かったが、気温は高かった。
  • 5.2~5.3億年に、自転軸が70度ずれるという事象が発生した。この時期は、カンブリア爆発の最中だった。
  • 5.5~5.4億年前に動物が誕生。これを機にエディアカラ生物群は唐突に姿を消す。
  • 動物を誕生させたのは、エディアカラ生物群。動き回れる構造を手に入れるためには骨格が必要だったので、この誕生には数千万年かかった。
  • カンブリア爆発は、動物が突然多様性を持って出現したこと。これは、四つのステップで現れた。- ①アバロン爆発、②動物の痕跡の発生、③骨格の登場、④大型の化石動物(三葉虫等)の出現
  • カンブリア紀は、突然終わった。酸素濃度が上昇し、気温が低下したためだった。
4.88~4.44億年前 オルドビス紀 植物と動物の陸上への進出
  • 酸素濃度は上昇と下降を繰り返していた
[植物の進化]
  • 4.75億年前、植物は、空気と土から養分をとれるようになった。
  • 4.25億年前、植物は、根と茎を持つようになった。
  • 3.85億年前、植物は葉を持った。
  • 3.75億年前、8m程の高さの木が現れた。酸素濃度が上がったから。
[動物の進化]
  • 節足動物に代わって、碗足道物や軟体動物が多くなった。
  • 4.3億年前、サソリが陸上で生活し始める。
  • 4.2億年前、やすでが陸上で生活し始める。
  • 4.1億年前、昆虫が陸上で生活し始める。
  • 3.4億年前、両生類の適応放散が起こった。
  • 3.3億年前、昆虫が空を飛ぶようになった。
  • 爬虫類が発生した。三系統あり、無弓類 - 亀、単弓類 - 哺乳類、双弓類 -恐竜につながっていった。高酸素濃度の環境は、乾燥と呼吸の両立を図るのに都合が良かった。爬虫類は、四肢が横から生えていて、走りながら呼吸ができない。これも高酸素濃度が助けてくれた。
  • 高酸素濃度で昆虫が巨大化(トンボ50cm,サソリ1m)した。
  • 樹木を分解する細菌がいなかった可能性がある。
  • 哺乳類が誕生した。但し、爬虫類の陰で細々生きていた。(第一期)
4.44~4.16億年前 シルル紀
4.16~3.59億年前 デボン紀
  • 酸素濃度35%。葉が現れて、光合成が進み、二酸化炭素濃度が下がり、酸素濃度が上がった。
3.59~2.99億年前 石炭紀
  • 酸素濃度が高い
2.99~2.52億年前 ペルム紀
  • 酸素濃度が漸減した。
2.52~0.66億年前 中生代 2.52~2億年前 三畳紀 低酸素時代の陸上の勝者と海中の勝者
- 恐竜とアンモナイト
  • 2.5億年前、海中の酸素濃度0。陸上では、異常な乾燥と気温の上昇が発生。
  • 2.4億年前、酸素濃度が15%に低下
  • 2億年前、大噴火で二酸化炭素が大量に放出され、酸素濃度が10%に低下。
  • 海中の酸素濃度は、この紀を通じて、低濃度。
  • 2.52億年前に「ベルム紀絶滅」が発生、200万年間で全種の9割以上が消えた。硫黄で生活する微生物が硫化水素を大量に発生していた。植物プランクトンが増え、動物プランクトンは死滅した。海洋動物も死滅。酸素濃度の低下で高地には動物は住めず、あちこちで固有種が発生した。
  • 2.5~2億年前、低酸素濃度の中、高い呼吸器系を持つ系統が出てきた。恐竜と哺乳類である。恐竜と鳥類は二足歩行するようになり、行動しながら呼吸できるようになっていた。恐竜は、横隔膜と気嚢を備えた優れた呼吸器を持ち、他の動物が減る中数を増やしていった。この頃の恐竜は、二足歩行、肉食で、1~3m。
  • 海中では、捕食者が殻を割る能力を得た、被食者は殻を固くする、土地の中に潜る等、対応する能力を獲得する等の進化をした。
2~1.45億年前 ジュラ紀
  • 酸素濃度が劇的に上昇
  • ジュラ紀末 - 酸素濃度20%
  • 海中の酸素濃度は、この紀を通じて、低濃度。
  • 恐竜が天下を取った後、酸素濃度が上昇するのに伴って、巨大化していった。また、二足歩行、四足歩行両方が増え、多様化していった。ジュラ紀後期は、巨大恐竜の時代である。
  • 呼吸器は、恐竜、鳥類が吸気、排気に別の管を使うのに対し、哺乳類は同じ管を使っており、恐竜、鳥類の方が高性能(通常で1.3倍、高地で2倍)。当時の環境では恒温動物であったことはマイナスに働いた。
  • 哺乳類の第二期。恐竜の陰で細々生きていた。
  • 水中の低酸素濃度に対応した軟体動物が2種類現れた。アンモナイトとイノセラムス。アンモナイトは、吸水力が非常に優れた鰓を持っており、低酸素濃度に適応していた。イノセラムスは、体内に微生物を成育させてそれが作り出すメタンを栄養源にしており、アンモナイトとは別の形で低酸素濃度に対応していた。
1.45~0.66億年前 白亜紀
  • 酸素濃度が更に上昇。27%程度。
  • 酸素濃度の上昇に従って、気温、水温が低下し、結構な規模の絶滅が2回ほど起こった。
  • 海中の酸素濃度は、最後の500万年を除いて、低濃度。
  • 恐竜は、鳥盤類が増加、竜脚類が絶滅。
  • 後期は、劇的に多様化。殻のある卵になった。酸素濃度が増え、それでも卵が呼吸できたから。
  • 哺乳類が多様化。霊長類もこのとき生まれた。
  • 1.45億年前、鳥が恐竜から進化して登場。白亜紀のうちに現在の鳥類の系統がほぼ出そろう。
6600万年前~今 新生代 0.66~0.23億年前 古第三紀 恐竜から哺乳類への主役の交代
  • 6500万年前にチクシュルーブ小惑星の衝突が起こり、ブラックアウト、高音の岩石による火災、酸性雨の後、気温が下がり、雨が降らなくなった。隕石衝突の際、真の極移動が発生していた可能性がある。
  • 恐竜絶滅から900万年後に温暖化極大イベントが起こった。この時期、火山活動が活発だった。
  • 古第三紀から新第三紀にかけてゆっくり寒冷化していった。
  • この頃の酸素濃度20%。
  • チクシュルーブの衝突の後、植物が死に絶え、その後、植物食動物が死に絶え、その後、動物食動物が死に絶えた。
  • 哺乳類の第三期。恐竜が絶滅した後、哺乳類の大型化が起こった。
  • 温暖化極大イベントの時期に植物が大量に絶滅し、その時の淘汰の後に出てきた哺乳類が今につながっている。
0.23億年前~今 新第三紀
  • 酸素濃度20%
  • 植物の光合成の効率アップにより、酸素濃度上昇。
  • 250万年前からの気候変動は、地球の軌道の変化の結果ととらえられている。自転軸の向きは26000年周期で変わっている。
  • 2500万年前or1300万年前 - 植物の光合成がC3型からC4型に変わり、効率が上がった。
  • ヒト科の発生は、600万年前。現在の人類は20万年前。

(2017年 2月25日 記)