元々酸素は有毒だった具体的な理由とは

質問

昔、酸素が発生する前までは地球上の生物は酸素を利用しない嫌気呼吸をしていた、そして酸素が増えるにつれ酸素を利用するようになった、だが酸素は本来その酸化能力ゆえに有毒だったそうですが、その有毒な理由、どの様に影響を与えるのかを具体的にお教えください、反応式とかもあると嬉しいです、簡単なお答えでも構いませんお願いします

回答No.3

albrac · ベストアンサー

古生物学の立場からの解答でも宜しいですか？参考にして下さい。
地球上に生命が発生したのは、今から３０億年程度前と言われていますね。
当時の原始大気の主成分は、今の様に、窒素、酸素などの単体のガスが殆どなかったようです。
つまり、一酸化炭素、硫化水素、アンモニア等で構成されていたようです。
これは、火山ガスなどの原始地球のころからのものでした。
このころ・・・、単核の原核細胞の細菌が発生しましたね。
この頃の細菌は、化学合成細菌（バクテリオクロロフィル）をもっていなかった。
化石から推測される構造も、今の海底の熱水鉱床のチムニ―（温泉の源泉）付近に生息する、超高温菌に近いんです。当然、エネルギー獲得の役目をする酵素も違っていたと推測されます。つまり、酸素分子、遊離酸素が存在しないから、酸化物の酸化ー還元反応を利用してエネルギーにしていた様です。（シアンノバクテリアの祖先もいたでしょう）当然遊離酸素が介在すると、エネルギーを得るための反応が阻害されたんでしょう。もし酸素、遊離酸素有ったら原始的な細胞膜がおかされたのかもしれません。

３５億年前、光合成細菌、初期の藍藻類が発生してバクテリオクロロフィルを持った細菌が出現してきて、嫌気性環境で活動でき、自ら酸素を作り、炭素を取り入れ、糖をを合成し、より効率の良いエネルギーをえるようになってきます。ですが、初期の藍藻類は遊離酸素を出していなかった。
進化が進行し、新たな藍藻植物やシアノバクテリア、さらに紅藻類、橙藻類・・・などが繁栄し、本格的に水分子の酸素を元に遊離酸素が発生し始め、さらには光合成から遊離酸素を発生し始め、水中に酸素が溶解し始る、・・・この頃でしょう、酸素が水中の鉄イオンと結びついて、次第に水酸化鉄の沈殿物を堆積させた。
あれが、オーストラリアの鉄縞状鉱床を形成させたのです。

ですが、酸素を生産を始めたのが藍藻類やシアノバクテリアですが、その他、藍藻類から派生した藻類が、どの進化段階で酸素を遊離し始めたのかは、論議の分かれる所でして、
しかも、化石があまりにも古く、産出量が限られていますので、謎だらけです。
現代のストロマトライトは藍藻類ですが、私自身、当時の化石と比較しても、また別物のようですし、進化の程度で、構造もバクテリオクロロフィルの役割も違うでしょう。鉄を沈殿させるだけ酸素を本当に生産できたかは懐疑的です。

なお、大気が今の組成に近くなったのは、５億年前と言われています。古生物学ではまだまだ解らないことだらけなので、しかも、まだ誰も正確な答えを持ってません。（ホント！）明らかに誤った事を公然と発表しているＨＰもあります。
・・・一口で言えず、長くなって住みません。エッセンスを参考にして下さい。

回答No.4

albrac

Ｎｏ．４の補足・・生命の発達は、主に原始の海で営まれたことを想定しています。
しかし、先カンブリア紀の陸上でも生命の進化が有ったのでは、つまり、紫外線の届かない、岩石の粒子の隙間等、湿度、ＰＨ等が、ある程度細菌繁殖に都合が良いところなら、何処にでも生命の進化が有りえたと言う可能性も捨てきれません。

私にもわからないことが多いので、違う意見の方、回答してくださいませんか？良い勉強になります。

回答No.2

cholerae

私の考えを書きます。酸素は質問にあるように種々の物質を酸化します。特に，光エネルギーがあって，適当な触媒があれば，過酸化物を作ったりします。過酸化物が出来れば，分解して，OHラジカル，過酸化水素イオン等反応性が高く，生体物質を変質させるものが生じます。現存する生物は，従って，解毒用にパーオキシダーゼやカタラーゼといったような種々の酵素でそれに対処しています。進化の初期，解毒系が未発達であった頃の生物を考えれば，「酸素は有毒」といえるかもしれませんね。
以上が一応の回答ですが，ちょっと気になったことがひとつあります。書かせてください。質問中，「酸素が発生する前までは地球上の生物は酸素を利用しない嫌気呼吸をしていた」とありますが，この記述は誤りです。嫌気呼吸ではなく「発酵」ではないでしょうか？ 嫌気呼吸というのは，例えば，代表的なものとして，硝酸呼吸がありますが，酸素呼吸出現より前と考える根拠はありません。
以上

回答No.1

elthy

うろ覚えで申し訳ないですが、
その時代の原始の海には多量のイオン化した鉄分が含まれていて、
それが酸化される事によって全部沈殿してしまい
海水の養分構成が完全に変わったのが確か影響あったと覚えています。
この時代に現代も使われている鉄鉱脈ができています。

化学式は確か酸化鉄の生成ですから　Fe＋02→FeO2だったでしょうか。