研究者らは、ニッケルと尿素の微量レベルが地球の大気中の酸素蓄積を10億年以上にわたり妨げていた方法を特定した。彼らの実験は、これらの化合物が条件が変わるまでシアノバクテリアの成長を制限し、約21億〜24億年前に大酸化イベントを引き起こしたことを示している。この発見は、初期地球の化学と他の惑星の潜在的なバイオシグネチャに関する洞察を提供する。
大酸化イベント（GOE）は、約21億〜24億年前に発生し、酸素の蓄積を可能にし複雑な生命を支えることで地球の大気を変革した。しかし、シアノバクテリアによる酸素発生光合成は数億年前に進化していたにもかかわらず、大気中の酸素レベルは長期間低く保たれた。科学者らはこの遅れに長年困惑し、火山噴出物や化学的シンクなどの要因を探求したが、どれも完全に説明できなかった。
岡山大学惑星材料研究所（現在はスリランカのペラデニヤ大学地質学科）のDilan M. Ratnayake博士が率いるチームは、シアノバクテリアの成長における微量化合物であるニッケルと尿素の役割を調査した。協力者にはRyoji Tanaka教授とEizo Nakamura教授が含まれる。彼らの研究は2025年にCommunications Earth & Environmentに掲載され、40億〜25億年前の元古原初期地球の条件をラボ実験で再現した。
最初の实验では、アンモニウム、シアン化物、鉄化合物の混合物をUV-C光にさらし、オゾン層前の放射をシミュレートして天然尿素形成をテストした。2番目の実験では、異なるニッケルと尿素濃度の下で変動する光サイクルでシアノバクテリア（Synechococcus sp. PCC 7002）を培養し、光密度とクロロフィル-aレベルで成長を測定した。
結果は、初期元古原の高ニッケルと尿素がシアノバクテリアのブルームを制限し、持続的な酸素放出を防いだことを示した。Ratnayake博士は説明した、「ニッケルは尿素との形成および生物学的消費に関して複雑だが魅力的な関係を持ち、これらが低い濃度で利用可能になるとシアノバクテリアの増殖につながる。」ニッケルの減少と尿素の安定化がシアノバクテリアの繁栄を可能にし、酸素蓄積とGOEを駆動した。
Ratnayake博士はより広範な含意を指摘した：「酸素を生成することは、別の惑星を植民地化するなら巨大な課題となるだろう。そこで、私たちは小さな微生物であるシアノバクテリアが地球の条件を変えて複雑な生命、われわれを含む進化に適したものにした方法を理解しようとした。」彼は付け加えた、「大気酸素含有量を増加させるメカニズムを明確に理解できれば、他の惑星でのバイオシグネチャ検出に光を当てるだろう。この発見は、無機化合物と有機化合物の相互作用が地球の環境変化で重要な役割を果たしたことを示し、地球の酸素進化とそれに伴う生命の理解を深める。」
これらの洞察は、火星サンプルリターン任務や系外惑星での生命探査に役立つ可能性があり、化学的バランスが酸素化にどのように影響するかを強調する。