地球最大の大量絶滅の原因は紫外線かもしれない

上空 10 マイル以上の高さにはオゾン層があります。これは、2 個ではなく 3 個の原子からなる分子を持つオレンジ色のガスです。このオゾン層は、太陽の紫外線の集中砲火からすべての生命を守る重要な盾です。では、オゾン層に何かひどい異常が起きたらどうなるのでしょうか。

その結果は悲惨なものとなる可能性があります。そして、それを裏付ける先史時代の証拠があります。

これは、地球史上最悪の大量絶滅の時代、つまり2億5200万年前、ペルム紀末期の、一連の火山噴火が世界を有毒に変えたとされる時代のものだ。化石化した花粉粒の形で発見され、紫外線B（UV-B）として知られる高エネルギーの紫外線にさらされた痕跡が残っている。科学誌「サイエンス・アドバンス」に本日発表された論文で、地質学者と植物学者の国際グループが、変形した標本を使って、一連の致命的な出来事の起こりうる過程を解明した。

「UV-B放射の増加が、おそらく陸上生物の絶滅の一因となったと思います」と、中国の南京地質古生物学研究所の地質学者で、論文の著者の一人であるフェン・リュウ氏は言う。科学者たちは、オゾン層の低下と紫外線の急増がこの大惨事の一因となったのではないかと長い間疑っていたが、今やそれを証明するデータが得られている。

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ペルム紀末期の壊滅的状況の第一の容疑者はシベリア・トラップである。これらの火成岩はシベリア中央部（当時は超大陸パンゲアの最北端の地域の一つ）を覆っており、実に巨大な火山群から噴出した。専門家は、シベリア・トラップは100万年以上にわたり、二酸化炭素などの温室効果ガスを地球の大気に放出してきたと考えている。

絶え間ない火山活動の結果、生物の豊富な古代の海は酸性化と酸素欠乏により有毒化し、そこに生息する海洋生物の 80% 以上が絶滅した。もちろん生命は回復するだろうが、絶滅前の豊かさを取り戻すには何百万年もかかった。

これで先史時代の水中での大量虐殺の大半は説明がつくが、陸上ではどうだろうか？どんな種類の陸生生物が、なぜ死んだのだろうか？陸上の化石記録はそれほど明確ではない。

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研究者たちはこれまでにも、大規模な破壊の手掛かりを掘り起こしていた。例えば、古代世界のいくつかの地域はかつて巨大なシダの森に覆われていた。これらのバイオームは両方とも、ペルム紀末ごろの化石記録から消えており、地上の生物が世界中で被害を受けたことを示唆している。

それでも、他の専門家は、化石記録は誤解を招く可能性があり、絶滅はより地域的なものだと主張している。「これは、さまざまな場所から得た多くの情報を集め、それをまとめて、不完全ではあるが一貫した図にまとめようとする試みだ」と、ドイツのミュンスターリン大学の古植物学者で、この論文の著者であるフィリップ・ジャーディン氏は言う。今のところ、その図からは、陸上での死因が正確に何であったのかはわからない。

しかし、科学者たちは失われたピースを見つけたかもしれない。2014年、劉氏は現在のチベット南部の地下の岩石からサンプルを採取した。劉氏と同僚たちがその岩石を詳しく調べたところ、結合して不格好な花粉の古代の粒が見つかった。

損傷の原因を解明するため、研究チームは花粉を分析し、炭素、酸素、窒素を含む特定の化合物を探した。植物は、可視光線よりも波長が短く、エネルギーが高い UV-B 放射線から身を守るためにこれらの化学物質を生成したと考えられる。その結果、UV-B 放射線は UV-A よりも生体細胞に大きな損傷を与える可能性がある。

ジャーディン氏のような科学者たちは、数十万年前に地球表面に到達したUV-Bのレベルを研究するために同じ技術を使用していた。しかし、2億5200万年前のこれらの化合物を探そうとしたのはこれが初めてだった。そしてジャーディン氏とリュー氏のグループはそれを発見した。

「重要なのは、植物が影響を受けたという明確な証拠があることだと思います」とジャーディン氏は言う。「私たちが観察したUV-Bを吸収する化合物の増加は、植物がこの状況に生化学的に反応していたことを示しています。」

ペルム紀末期の火山活動で、塩素や臭素などのハロゲン原子を含むハロカーボンと呼ばれるガスが放出されたのではないかと考えられています。この化学物質がオゾン層を侵食し、より多くのUV-Bが地表に届くようになりました。その結果、植物の成長と繁殖が阻害され、空気中の有毒な二酸化炭素を吸収する植物が減少した可能性があります。

「オゾン層の破壊や紫外線の増加がこれらの大量絶滅の唯一の原因であると示唆するのは早計かもしれないが、地球の生態系がすでにかなりのストレスにさらされている時期に紫外線の増加が地球上の生命への悪影響を悪化させる可能性が高いことは確かにあり得る」と、英国オックスフォード・ブルックス大学の地質学者で、この研究論文の著者の一人であるウェズリー・フレイザー氏は言う。

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もし本当にその期間に UV-B が地球を居住不可能な環境にしたのなら、その壊滅的状況は地球規模で起こった可能性がある。もちろん、科学者たちはその確固たる証拠を見つける必要がある。「これらのデータは 1 つの地域からのものだけなので、これらの発見を検証するには同じ期間からさらにデータを見つける必要があります」とジャーディンは言う。

ペルム紀末の大量絶滅が最も悲惨な出来事と考えられているが、他にも大量絶滅はあった。科学者たちは、デボン紀末期（約3億6000万年前）と三畳紀末期（約2億100万年前）にも同様の大量絶滅があったことを確認している。そしてフレイザー氏によると、科学者たちはこれらの絶滅でも紫外線中毒の痕跡を発見しているという。

「さまざまな大量絶滅事件に共通する紫外線放射の兆候があるかもしれない」とフレイザー氏は言う。たとえ紫外線が主な絶滅原因ではなかったとしても、地球上の多くの生物の絶滅を助長した共犯者だった可能性はある。

ペルム紀は遠い昔の話だが、私たちは今でも UV-B 放射の問題に取り組んでいる。南極のオゾンホールに世界中が不安を抱いたのは、それほど昔のことではない。このオゾンホールは、かつて冷蔵庫やエアコンで使用されていたクロロフルオロカーボン (CFC) と呼ばれる化合物が大気中に浸出することで発生した。多くの人が、オゾンホールが拡大し、地球の大部分が焼けつくような紫外線にさらされるのではないかと懸念していた。

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1987年に各国政府が協力してモントリオール議定書を策定し、CFCを禁止した後、オゾンホールは回復し始めました。しかし、被害はすでに発生しており、現在も植物に影響を及ぼし続けています。

それを念頭に置くと、過去に UV-B 曝露が植物にどのような影響を与えたかを知ることで、科学者は近い将来に何が起こるかを知ることができます。そしてその逆もまた同じだとフレイザー氏は説明します。「UV-B 放射に関する過去の研究と現代の研究は密接に関係していると思います。」