微生物石

微生物岩は、微生物の媒介により形成された炭酸塩泥（粒径5μm未満）からなる底生堆積物です。構成する炭酸塩泥は、オートミクライト（または自生炭酸塩泥）の一種であるため、輸送されて堆積するのではなく、その場で沈殿します。微生物岩はその場で形成されるため、礁形成者が微生物であり、炭酸塩の沈殿が殻や骨格を形成するのではなく、生物的に誘発される一種の境界岩と見なすことができます。

微生物岩は、石化能力を持つ微生物マットとも定義できます。^[2]細菌は浅瀬でも深海でも炭酸塩を沈殿させることができるため（シアノバクテリアを除く）、微生物岩は日光に関係なく形成されます。^[3]

微生物岩は、多くの湖沼生態系の基盤となっており、例えば、何百万羽もの渡り鳥が生息するグレートソルト湖の生物系^[4]や、アルチチカ湖ではアホロートル（Ambystoma taylori）や様々な魚類の育成場として機能しています。

微生物岩は、海洋性・海洋性を問わず、さまざまな環境における先カンブリア時代および顕生代の石灰岩の形成に非常に重要でした。ストロマトライト^の最も^良い年代は、ストロマトライトが炭酸塩プラットフォームの主成分であった2800 Maから1000 Maでした^{[3 ]}

微生物岩には3つの異なる組織がある：^[3]

• ストロマトライト：微生物岩が層状、積層状、または凝集してストロマトライトを形成します。
• トロンボライト: 岩石顕微鏡で観察すると、凝結したペロイド組織を持つ微生物岩。ペロイドの密度はさまざまです。手持ちのサンプルのスケールでは、岩石は樹枝状の組織を示し、トロンボライトと名付けられます。
• レオライト質岩: 層状構造や凝塊したペロイド質組織を持たない微生物岩。高密度の自生微生物岩のみで構成されている。

微生物岩は、酸素を放出できる最初の微生物代謝が発生した祖先のニッチであったため、地球の大気の進化に重要な役割を果たしました。微生物岩は沿岸システム、そして後に原始的な大気を酸素で飽和させ、還元状態から酸化状態に変えました。 ^[5]先カンブリア時代と顕生代の化石微生物岩（ストロマトライトとも呼ばれる）は、共同生活の最初の証拠の1つです。最古の微生物岩は35億年前のものです。^{[6] [更新が必要]化石の証拠は、微生物岩を生成する生物が、}有孔虫や他の真核微生物の捕食によりそのコミュニティが減少するまで、始生代初期から後期原生代にかけて非常に豊富な生命体であったことを示唆しています。 ^{[7]微生物岩は}、ペルム紀-三畳紀の絶滅イベント後に短期間で再び一般的になりました。^{[8] [9] [10]}

微生物岩の形成は複雑で、沈殿と溶解の連続的なプロセスであり、さまざまな微生物代謝が結合し、水中のイオンの飽和指数（SI）が高い状態になります。^[11]

微生物岩の生成メカニズムには 2 つの可能性があります。

1) 鉱物沈殿：微生物岩の主な形成過程であり、無機沈殿または微生物代謝の受動的な影響によって生じる。また、細胞外高分子物質（EPS）が急速に分解され、イオン飽和度が上昇すると、微小環境の飽和によって沈殿が生じることもある。^[12]

2) 捕捉と結合：微生物群集に環境中の鉱物粒子が含まれ、それが細胞外高分子物質（EPS）に付着する場合。このプロセスは、シャーク湾（オーストラリア）とバハマの現代の微生物岩で説明されているため、非常に一般的ですが、微生物岩の35億年に及ぶ地質学的歴史を通じて非常にまれであることが示されています。^[13]

生きた現代の微生物岩（20,000 年未満）は珍しく、次のような場所に限られて見つかります。

• クレーター湖：ブルー湖（オーストラリア）、サトンダ湖（インドネシア）、ジアニ湖、アルチチカ湖（メキシコ）、ヴァイラヒ湖とヴァイシイ湖（トンガ）、サルダ湖（トルコ）
• 塩水/高塩分湖/ラグーン:ピラミッド湖とグレートソルト湖(米国)、ヴァン湖(トルコ)、ブラバラグーンとテビンキチョラグーン (チリ)
• アルカリ性湖：テティス湖（オーストラリア）、サルミエント湖（チリ）、ヌオルトゥ湖とフヘジャラン湖（中国）、モノ湖（米国）、トゥルカナ湖（ケニア）、ペトゥホフスコエ湖（ロシア）
• 淡水湖 /ラグーン:ラゴア サルガダ(ブラジル)、ラグナ ネグラ、カタマルカ(アルゼンチン)、ラグナス デ ルイデラ(スペイン)、バカラル(メキシコ)、リッチモンド湖(オーストラリア)、パビリオン湖(カナダ)、グリーン湖(米国) アルカリ性プール: 4 つの沼地の青いプール (メキシコ) 放棄された露天鉱山:クリントン クリーク(カナダ)、リオ ティント(スペイン)
• 海洋 / 河口 /河口系:オーストラリアのシャーク湾、バハマのハイボーン・ケイ、フランス領ポリネシアのティケハウ、キューバのカヨココ、西オーストラリアのクリフトン湖。

微生物岩は、何らかの有機成分と何らかの鉱物の層で構築されています。^[14]有機成分は、さまざまな微生物群がさまざまな代謝に従って相互作用する精巧な微生物マットであり、酸素発生型および酸素非発生型の光合成生物が共存する微小なニッチを形成します。窒素固定菌、硫黄還元菌、メタン生成菌、メタン生成菌、鉄酸化菌、および無数の従属栄養分解者。^[15]鉱物成分は炭酸塩で構成され、通常は炭酸カルシウムまたはハイドロマグネサイトなどの炭酸マグネシウムですが、焼結シリコーン、つまりケイ酸塩も含まれる場合があります。また、硫黄、鉄（黄鉄鉱）またはリンの鉱物形態が含まれます。 ^[12]炭酸塩は通常、自生オートミクライトの一種であるため、その場で沈殿します。微生物岩は、微生物がサンゴ礁を形成し、炭酸塩の沈殿が誘発される生物起源の堆積岩の一種と見ることができます。微生物は浅瀬と深海の両方で炭酸塩を沈殿させることができます。

広範囲にわたる研究で、微生物岩の表面に生息する微生物の多様性が分析されている。^{[16] [17]}多くの場合、この多様性は非常に高く、細菌、古細菌、真核生物が含まれる。これらの微生物群集の系統学的多様性は分子生物学を使用してかなりよく評価されているが、炭酸塩の形成に寄与する生物の正体は不明のままである。興味深いことに、いくつかの微生物はいくつかの異なる湖で形成される微生物岩に存在しているようで、コアマイクロバイオームを定義している。^{[18] [16]}炭酸塩を沈殿させて微生物岩を形成する微生物は、ほとんどが細菌や古細菌を含む原核生物である。最もよく知られている炭酸塩生成細菌は、シアノバクテリアと硫酸還元細菌である。^[19]無酸素光合成を行う細菌など、追加の細菌が重要な役割を果たしている可能性がある^[20]。古細菌は多くの場合極限環境生物であるため、海洋底の ホワイトスモーカーなど、他の生物が生息できない遠隔環境に生息します。

一方、真核微生物は原核生物よりも炭酸塩をあまり生成しません。 ^[21]

化石微生物岩は古気候に関する関連データを提供し、生物気候指標として機能するため、古生物学の分野では研究に大きな関心が寄せられています。^[22]また、微生物岩は最初の生命形態の 1 つであるため、他の惑星でもこれらの構造の証拠が見つかることが期待されるため、宇宙生物学の分野でも研究に関心が寄せられています。^[23]現代の微生物岩の研究は、関連情報を提供し、保護された自然地域の管理と保全のための環境指標として役立ちます。 ^[24]微生物岩は鉱物を形成し、堆積物を沈殿させる能力があるため、二酸化炭素隔離のための水生システムでのバイオテクノロジーおよびバイオレメディエーションへの応用が提案されています。これは、微生物岩が炭素シンクとして機能するためです。^[25]