鉄制限以前の鉄結合：鉄が制限元素となるずっと前に生じたシデロフォア合成

科学分野:

• 生物地球化学
• 分子進化
• 宇宙生物学

背景:

• 鉄結合分子であるシデロフォアは、鉄の生物学的利用能の低下により、大酸化イベント（GOE）後に現れたと考えられていました。
• 鉄は生命に不可欠であり、その利用可能性は微生物の進化に大きな影響を与えます。

研究 の 目的:

• シデロフォア生合成および利用遺伝子の進化年表を調査すること。
• シデロフォア起源がGOEのみに関連するという確立された見方に挑戦すること。

主な方法:

• シデロフォア関連遺伝子の分子時計解析。
• 遺伝子出現時期を推定するための系統解析。

主要な成果:

• シデロフォア生合成遺伝子は、三価鉄シデロフォア還元酵素およびエステラーゼよりもかなり早期に出現しました。
• 非リボソームペプチド合成酵素非依存性シデロフォア合成酵素の出現は、10億年以上前にGOEに先行しています。
• シデロフォア合成と利用機構の間には時間的ギャップが存在します。

結論:

• シデロフォアの進化はGOEよりも前に発生しており、鉄の希少性以外の代替的な駆動要因を示唆しています。
• 代替仮説は、シデロフォアが三価鉄鉱物の溶解を助け、微生物のインクラステーションを防いだことを示唆しています。
• 初期地球の微生物と鉱物の相互作用は、シデロフォアの進化の再評価を必要とする重要な選択的力でした。