生物の進化と系統（知識）の問題
原始地球での生命の誕生から、光合成生物や真核生物が現れるまでの過程について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 大気中に蓄積した酸素からオゾン層が形成されると、地表に届く赤外線が大幅に減少し、生物が陸上に進出できる環境が整った。
- イ 初期の生命では、遺伝情報の保持と化学反応の触媒の両方のはたらきをタンパク質が担っていたとする考えを、RNAワールドという。
- ウ ミトコンドリアは、シアノバクテリアに近い原核生物が別の細胞に取り込まれて共生することで生じたと考えられている。
- エ シアノバクテリアが放出した酸素は、まず海水中に溶けていた鉄イオンを酸化し、生じた酸化鉄が沈殿して縞状鉄鉱層が形成された。
- オ 真核生物の祖先となった細胞には、まず光合成を行う原核生物が共生して葉緑体となり、その後に好気性細菌が共生してミトコンドリアとなった。
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）
- 化学進化と生命の誕生（説明と入口の問題）
- 真核生物の誕生と共生説（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（8 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
酸素の発生と蓄積、RNAワールド、細胞内共生説について、教科書に書かれている内容を思い出し、各選択肢の誤りを 1 か所ずつ探そう。
ヒント 2
ミトコンドリアと葉緑体のもとになった原核生物はそれぞれ何か、また、ミトコンドリアをもつ生物と葉緑体をもつ生物の範囲の違いから、どちらの共生が先かを考えよう。オゾン層が吸収する光の種類にも注意しよう。
ヒント 3
ミトコンドリアのもとは好気性細菌であり、オゾン層が吸収するのは紫外線である。これでア・ウ・オは除ける。残るイとエのうち、RNAワールドで中心的な役割を担う物質が何かを確かめよう。
答えと解説
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エ
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解説を読む
正解はエである。
エ（正しい） シアノバクテリアが光合成によって放出した酸素は、すぐに大気中にたまったのではなく、まず海水中に溶けていた鉄イオンと結びついて酸化鉄となり、海底に沈殿した。こうしてできたのが縞状鉄鉱層である。海水中の鉄イオンが酸化されつくしたあとに、酸素は大気中に蓄積していった。
ア（誤り） オゾン層が吸収するのは赤外線ではなく紫外線である。生物に有害な紫外線が地表に届きにくくなったことで、生物の陸上進出が可能になった。
イ（誤り） RNAワールドは、遺伝情報の保持と触媒のはたらきの両方を RNA が担っていたとする考えである。RNA は遺伝情報をもつことができ、さらに触媒としてはたらく RNA（リボザイム）も見つかっていることが、この考えの根拠になっている。タンパク質が両方を担っていたとする考えではない。
ウ（誤り） ミトコンドリアのもとになったのは、酸素を使って呼吸を行う好気性細菌（α プロテオバクテリアのなかま）と考えられている。シアノバクテリアに近い原核生物が共生して生じたと考えられているのは葉緑体である。
オ（誤り） 共生の順序が逆である。動物・植物・菌類などの真核生物はミトコンドリアをもち、そのうち植物などの一部の系統だけが葉緑体をもつ。このことから、まず好気性細菌が共生してミトコンドリアとなり、その後、一部の細胞にシアノバクテリアのなかまが共生して葉緑体となったと考えられている（細胞内共生説）。
別解
各選択肢を検討する。
ア：誤り。オゾン層は有害な紫外線を吸収する。減少するのは赤外線ではなく紫外線である。
イ：誤り。RNAワールドは、RNAが遺伝情報の保持と触媒作用の両方を担っていたとする考えである。タンパク質ではない。
ウ：誤り。ミトコンドリアの起源は好気性細菌（好気性の原核生物）の共生である。シアノバクテリアに近い原核生物の共生で生じたのは葉緑体である。
エ：正しい。シアノバクテリアが光合成で放出した酸素は、まず海水中の Fe²⁺ を酸化した。生じた酸化鉄（Fe³⁺）が沈殿して縞状鉄鉱層ができ、その後、酸素が大気中に蓄積した。
オ：誤り。順序が逆である。先に好気性細菌が共生してミトコンドリアとなり、その後にシアノバクテリアが共生して葉緑体となった。
よって正解はエ。