生物の進化と系統（知識）の問題
今から約27億年前ごろから、酸素を発生する光合成を行う原核生物であるシアノバクテリアが海で繁栄するようになった。シアノバクテリアの光合成によって酸素が放出されたことが原因となって、その後の地球や生物に起こった変化として適当なものを、次のア〜オからすべて選べ。
- ア 海水中に溶けていた鉄イオンが酸化されて沈殿し、縞状鉄鉱層が形成された。
- イ 大気中に酸素が蓄積し、やがて上空にオゾン層が形成された。
- ウ 大気中の二酸化炭素の濃度がしだいに増加した。
- エ 原始大気中のメタンやアンモニアなどの無機物から、生物の材料となる有機物がつくられる化学進化が始まった。
- オ 地表に届く有害な紫外線が減少し、生物が陸上に進出できる環境が整った。
この問題で使うもの
- 光合成生物の出現と酸素の蓄積（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（5 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
シアノバクテリアが行う光合成で何が放出され、何が取り込まれるかを思い出そう。また、放出された物質がどこにたまり、何に変わったかを順に考えよう。
ヒント 2
放出された酸素は、まず海水中の鉄イオンを酸化し、その後大気中に蓄積した。大気中の酸素からはオゾンがつくられ、オゾン層は紫外線を吸収する。一方、光合成では二酸化炭素が取り込まれる。
ヒント 3
ウは、光合成で二酸化炭素が増えるか減るかを考えると除ける。エは、化学進化が生命の誕生の前か後かを考えると除ける。
答えと解説
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ア, イ, オ
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解説を読む
シアノバクテリアは、水を分解して酸素を発生する光合成を行う原核生物である。シアノバクテリアが放出した酸素によって、次のような変化が起こった。
- ア 正しい。放出された酸素は、まず海水中に溶けていた鉄イオンを酸化し、酸化鉄として沈殿させた。これが堆積してできたのが縞状鉄鉱層である。
- イ 正しい。海水中の鉄イオンなどを酸化しきると、酸素は大気中に蓄積するようになった。大気中の酸素からオゾンができ、上空にオゾン層が形成された。
- ウ 誤り。光合成は二酸化炭素を取り込んで有機物を合成するはたらきなので、光合成生物の繁栄によって大気中の二酸化炭素の濃度は減少した。「増加した」の部分が誤りである。
- エ 誤り。無機物から有機物がつくられる化学進化は、生命が誕生する前に起こったできごとである。生命が誕生したあとに現れたシアノバクテリアの酸素放出が原因で始まったものではない。
- オ 正しい。酸素からできたオゾン層は、生物に有害な紫外線を吸収する。そのため地表に届く紫外線が減少し、それまで水中でしか生活できなかった生物が陸上に進出できるようになった。
よって、適当なものはア、イ、オである。
別解
シアノバクテリアの光合成で放出された酸素が原因となった変化を、選択肢ごとに確かめる。
ア：正しい。海水中の鉄イオン（Fe²⁺）が酸素と反応して酸化鉄（Fe³⁺）となって沈殿し、縞状鉄鉱層が形成された。
イ：正しい。大気中に酸素が蓄積し、上空で紫外線の作用によりオゾン層が形成された。
ウ：誤り。光合成は二酸化炭素を吸収するので、大気中の二酸化炭素濃度は減少する方向に変化する。
エ：誤り。化学進化は生命誕生以前の現象で、シアノバクテリアの出現より前に起こった。酸素は原因ではない。
オ：正しい。オゾン層が有害な紫外線を吸収するため、地表に届く紫外線が減少し、生物が陸上に進出できる環境が整った。
以上より、正しいのはア、イ、オ。