日本の研究チームは、シアノバクテリアの古代概日時計に関する注目すべき洞察を発見し、これらの微生物が地球の自転周期の変化にどのように適応したかを明らかにしました。2025年5月15日にNature Communicationsに掲載されたこの研究は、30億年以上の分子進化を巻き戻します。
大酸化イベントに不可欠なシアノバクテリアは、リズミカルなサイクルを駆動するKaiタンパク質を持っています。研究者らは祖先のKaiタンパク質を再構築し、初期の形態がより速いリズムを示し、地球の過去におけるより短い日の証拠と一致することを発見しました。これらの古代の時計は、地球の回転進化の生物学的記録を効果的に保存します。
重要な地球規模のイベントの周辺で、Kaiタンパク質は複雑さを増し、現代の地球の24時間回転に一致するように発振器の精度を高めました。この適応により、光合成効率が最大化されました。この発見は、合成生物学と宇宙生物学に影響を与え、異なる自転周期を持つ惑星でのエネルギー捕捉に最適化されたシアノバクテリアの工学を可能にする可能性があります。
福井県立大学の向山淳准教授は、「生命の内部時計と地球の惑星周期の絡み合った進化は、生物学と地球物理学の間の深いつながりを例示しています」と述べています。これは、地球外環境に適応した生物のバイオエンジニアリングの戦略に革命をもたらし、将来の宇宙探査において重要な役割を果たす可能性があります。
この研究は、漸進的な分子変化が、生物が惑星規模の環境サイクルに適応することをどのように可能にしたかを強調しています。これは、タンパク質ダイナミクスの微視的な世界と、巨視的な地球物理学的現象を結びつけます。この研究は、生物学者、地球科学者、宇宙生物学者に、生命と惑星の間の複雑なつながりを変革的な方法で検討するよう促します。