日本東北大學研究生院理學研究科研究員笹木晃平、助教石田章純、教授掛川武和東京大學大氣與海洋研究所名譽教授佐野有司、助教高畑直人等人組成的研究團隊，對大約19億年前的岡弗林特地層（加拿大）進行了地質調查，對岡弗林特微粒體化石重新進行了評估，結果發現了5種與原來岡弗林特微粒體化石不同的有機物質微組織，包括菌落型、橢圓形、細胞組織内包型、有尾型和刺狀型。同時，還證明了這5個微組織爲新型微粒體化石。
圖1.在加拿大19億年前的岡弗林特地層的疊層石中發現的細菌化石（微粒體化石）集合體（供圖：東北大學）。
新發現的菌落型微粒體化石已經形成了多個細胞以塊狀形式共存的機制。菌落的形成明顯不同於與以往發現的各個細胞單獨存在的微粒體化石，可以看作是向下一個演化階段「共生」轉變的開始。橢圓形微粒體化石從形態特徵上被判斷爲類似於厚壁孢子（akinete）的現代藍細菌產生的休眠細胞。
藍細菌在溫度、陽光或營養不足等環境壓力下，會將營養集中在特定的細胞中並進入休眠狀態。此次厚壁孢子微粒體化石的發現說明當時的原核生物已經有了與現代化石相同的生存策略。細胞内儲存營養物質的機制同樣出現在細胞組織内包型微粒體化石中，這些發現可以看作是在當時環境發生了劇烈變化的海洋中，原核生物爲適應海洋環境而產生了演化所留下的痕跡。
另一方面，有尾和刺狀微粒體化石中發現的突起結構被認爲有利於運動和擴大獲取營養的範圍、以及與其他個體之間授受營養，這些都符合形態高度演化的真核生物的特徵。由於其大小和細胞膜特徵不符合目前對真核生物的定義，因此還不能斷定這些就是真核生物的微粒體化石，但首次明確了原核生物在19億年前的時代已經完成了在功能方面與真核生物相似的演化。
笹木研究員表示：「19億年前，是地球歷史上氧氣濃度增加到最高水平之後的時代，也是我們的元祖——真核生物開始出現的時代。我們非常希望能夠把那個動盪時代中尚不明確的生態系統具體化。雖然觀察0.1毫米以下的微粒體化石非常不易，今後包括新型微粒體化石在内，我們希望透過進行微量金屬元素的化學分析等，來確定具體的生物物種。明確當時的地質環境是如何作爲促成類似此次發現的多種演化源動力的，從地質學角度揭示生命和地球共同演化的真相。」
【詞注】
■疊層石：由藍細菌等微生物和沙子等碎屑物多層疊積的層結構而形成的圓拱形岩石。多出現在淺灘及海水淺層等有光層。
■藍細菌：放氧光合細菌。岡弗林特地層中發現的球狀和絲狀微粒體化石被認爲是藍細菌的近緣種。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Precambrian Research
論文：Evolutionary Diversification of Paleoproterozoic Prokaryotes: New Microfossil Records in 1.88 Ga Gunflint Formation
DOI：10.1016/j.precamres.2022.106798
