大酸化事変とは？わかりやすく解説

地球の大気における酸素分圧の変化。赤線と緑線の間の領域がその時代の酸素分圧の推定値の範囲である。1Gaは10億年前を表す。ステージ2で大酸化事変が起こり、酸素分圧が0.02～0.04atmまで上昇している。

大酸化事変（だいさんかじへん、英語: The Great Oxidation Event）^[1]または大酸化事件（だいさんかじけん）、大酸化イベント（だいさんかイベント）^[2]は、古原生代に起こった大気や海の浅い部分において、酸素分子濃度が上昇したイベントを指す^[3]。おおよそ24.26～24.60億年前に始まり、約20.60億年前に終わった。地質時代ではシデリアンからリィアキアンの時代にあたる^[4]。

概要

地質学的には、この時代に微生物の光合成によって酸素分子が産生され、原始大気に蓄積し、酸素がほとんどない還元性の大気が徐々に酸化され、酸素分子がこの時代の終わりには現代の大気の10%程度まで上昇したことを同位体などの化学的な痕跡が示している^[5]^[6]。遊離酸素の出現は嫌気性生物にとって有毒であり、当時レチナールを用いて太陽光中の緑色波長域の光エネルギーを無酸素光合成（英語版）に用いていた古細菌がほとんどであった生物の大量絶滅を引き起こしたと推測されている^[7]。（紫色地球仮説（英語版）も参照）。硫酸塩鉱物の同位体は、栄養源の変化によってこの時代の終わりまでに生物圏の80%以上を減少させたことを示唆する^[8]。

大酸化事変はシアノバクテリアにより引き起こされた。シアノバクテリアはクロロフィルによる光合成を行い、酸素分子を水からの光分解の副産物として放出した。その結果、10億年かけて、地表の第一鉄、硫黄、硫化水素、また大気中のメタンによる還元能力を失わせた。酸素分圧の上昇と共に全球的なヒューロニアン氷期も起こり、地表の微生物マットは壊滅状態となった。生き残った古細菌は、好気性プロテオバクテリアとのシンビオジェネシスによって適応した。取り込まれたプロテオバクテリアは内共生してミトコンドリアになった。そのことは真核生物の台頭と、多細胞生物への進化につながっている可能性がある^[9]^[10]^[11]。

脚注

^ 井上勲「藻類が牽引した地球進化と生物進化」『日本微生物資源学会誌』第34巻第2号、日本微生物資源学会、2018年、57-72頁。
^ 田近英一「地球史における大気酸素濃度の変遷と生物進化」『Medical Gases』第24巻第1号、日本医療ガス学会、2022年、57-72頁。
^ Lyons, Timothy W.; Reinhard, Christopher T.; Planavsky, Noah J. (February 2014). “The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere”. Nature 506 (7488): 307–315. Bibcode: 2014Natur.506..307L. doi:10.1038/nature13068. PMID 24553238.
^ Gumsley, Ashley P.; Chamberlain, Kevin R.; Bleeker, Wouter; Söderlund, Ulf; De Kock, Michiel O.; Larsson, Emilie R.; Bekker, Andrey (6 February 2017). “Timing and tempo of the Great Oxidation Event” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114 (8): 1811–1816. Bibcode: 2017PNAS..114.1811G. doi:10.1073/pnas.1608824114. ISSN 0027-8424. PMC 5338422. PMID 28167763.
^ Sosa Torres, Martha E.; Saucedo-Vázquez, Juan P.; Kroneck, Peter M.H. (2015). “The Magic of Dioxygen”. In Kroneck, Peter M.H.; Sosa Torres, Martha E.. Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases. Metal Ions in Life Sciences volume 15. 15. Springer. pp. 1–12. doi:10.1007/978-3-319-12415-5_1. ISBN 978-3-319-12414-8. PMID 25707464
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^
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外部リンク

Lane, Nick (5 February 2010). “First breath: Earth's billion-year struggle for oxygen”. ニュー・サイエンティスト (2746). オリジナルの6 January 2011時点におけるアーカイブ。 2017年10月8日閲覧。.

[1] 井上勲「藻類が牽引した地球進化と生物進化」『日本微生物資源学会誌』第34巻第2号、日本微生物資源学会、2018年、57-72頁。

[2] 田近英一「地球史における大気酸素濃度の変遷と生物進化」『Medical Gases』第24巻第1号、日本医療ガス学会、2022年、57-72頁。

[Lyons_307–315-3] Lyons, Timothy W.; Reinhard, Christopher T.; Planavsky, Noah J. (February 2014). “The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere”. Nature 506 (7488): 307–315. Bibcode: 2014Natur.506..307L. doi:10.1038/nature13068. PMID 24553238.

[GumsleyEtAl2017PNAS-4] Gumsley, Ashley P.; Chamberlain, Kevin R.; Bleeker, Wouter; Söderlund, Ulf; De Kock, Michiel O.; Larsson, Emilie R.; Bekker, Andrey (6 February 2017). “Timing and tempo of the Great Oxidation Event” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114 (8): 1811–1816. Bibcode: 2017PNAS..114.1811G. doi:10.1073/pnas.1608824114. ISSN 0027-8424. PMC 5338422. PMID 28167763.

[5] Sosa Torres, Martha E.; Saucedo-Vázquez, Juan P.; Kroneck, Peter M.H. (2015). “The Magic of Dioxygen”. In Kroneck, Peter M.H.; Sosa Torres, Martha E.. Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases. Metal Ions in Life Sciences volume 15. 15. Springer. pp. 1–12. doi:10.1007/978-3-319-12415-5_1. ISBN 978-3-319-12414-8. PMID 25707464

[6] Ossa Ossa, Frantz; Spangenberg, Jorge E.; Bekker, Andrey; König, Stephan; Stüeken, Eva E.; Hofmann, Axel et al. (15 September 2022). “Moderate levels of oxygenation during the late stage of Earth's Great Oxidation Event”. Earth and Planetary Science Letters 594: 117716. Bibcode: 2022E&PSL.59417716O. doi:10.1016/j.epsl.2022.117716. hdl:10481/78482.

[7] Plait, Phil (2014年7月28日). “Poisoned Planet”. Slate 2019年7月8日閲覧。

[8] Hodgskiss, Malcolm S. W.; Crockford, Peter W.; Peng, Yongbo; Wing, Boswell A.; Horner, Tristan J. (2019-08-27). “A productivity collapse to end Earth's Great Oxidation” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 116 (35): 17207–17212. Bibcode: 2019PNAS..11617207H. doi:10.1073/pnas.1900325116. ISSN 0027-8424. PMC 6717284. PMID 31405980.

[9] Schirrmeister, Bettina E.; de Vos, Jurriaan M.; Antonelli, Alexandre; Bagheri, Homayoun C. (29 January 2013). “Evolution of multicellularity coincided with increased diversification of cyanobacteria and the Great Oxidation Event”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110 (5): 1791–1796. Bibcode: 2013PNAS..110.1791S. doi:10.1073/pnas.1209927110. PMC 3562814. PMID 23319632.

“Great Oxidation Event: More oxygen through multicellularity”. ScienceDaily (Press release). 17 January 2013.

[10] “Great Oxidation Event: More oxygen through multicellularity”. ScienceDaily (Press release). 17 January 2013.

[10] Crockford, Peter W.; Kunzmann, Marcus; Bekker, Andrey; Hayles, Justin; Bao, Huiming; Halverson, Galen P. et al. (2019-05-20). “Claypool continued: Extending the isotopic record of sedimentary sulfate”. Chemical Geology 513: 200–225. Bibcode: 2019ChGeo.513..200C. doi:10.1016/j.chemgeo.2019.02.030. ISSN 0009-2541.

[Crockford01-11] Crockford, Peter W.; bar On, Yinon M.; Ward, Luce M.; Milo, Ron; Halevy, Itay (November 2023). “The geologic history of primary productivity” (英語). Current Biology 33 (21): 4741–4750.e5. Bibcode: 2023CBio...33E4741C. doi:10.1016/j.cub.2023.09.040. PMID 37827153.

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