生命の起源 : 『化学進化』は海底地下でおこった! 第 1 節 生命の起源と細胞の進化. 地球の深部はどんな構造をしているのだろうか。図１： 廣瀬教授は、下部マントルとコア上部（外核）との間にあるD”（ディーダブルプライム）層と呼ばれる境界の環境を実験室で実現し、新鉱物「ポストペロフスカイト」を発見した。（図提供：廣瀬 敬教授）写真１： ケイ酸マグネシウムを主成分とするかんらん石。半貴石ペリドットのもとになる鉱物で、薄い黄緑色をしている。（写真提供：廣瀬 敬教授）各層を構成する物質を知るには、「超高圧高温実験」によって、地球深部と同じ高圧・高温状態を実現してみるしかありません。それが私たちが実験室で挑んでいることです。ポストペロフスカイトの発見の意味は2つあります。１点目は地球の内部構造がはっきりしたこと。２点目は、核（コア）が持つ熱をポストペロフスカイトが上部のマントルに伝え、熱対流運動を活発化していたことが分かったことです。それが地殻の近くまで上昇すると、所々でマグマになり、火山の噴火を起こすのです。この熱対流によって地球全体が生成期以降、うまく冷やされてきたのです。水素はもともと化学的に鉄が大好きで、ちょっと圧力をかけるとどんどん鉄の中に入って行きます。地球生成のとき、宇宙から地球にやって来た大量の水の中の水素が、鉄に溶け込んでコアを形成し、少しだけ残った水が地表の海水になったと考えています。もし、地球に隕石と共にやってきた水がすべて地表にあったとしたら、地球は完全に水没した惑星になり、生命が生まれる環境はできなかったでしょう。生命が誕生するには陸地や海、水辺、沼地といった多様な環境が欠かせないのです。逆に言えば、コアが水素を大量に吸収したからこそ適度に陸地や水辺ができ、地球に生命が誕生したのです。写真：ダイヤモンドアンビルセル。上下に分かれる装置の中心にダイヤモンドをセットする。このダイヤモンドを合わせ、その間に50ミクロン程度の極小サンプルを挟んで加圧する（写真下）。例えばポストペロフスカイトを合成するには120万気圧もの超高圧力をかけ、さらにその状態のままレーザーを照射して、2500度の高温状態を発生する。（下の写真提供：廣瀬 敬教授）ダイヤモンドの先端部は上から見ると正16角形をしています。先端部にはいろいろ精密な仕掛けがあるのですが、その研磨は町工場の熟練した職人さんにお願いしています。この職人さんはミクロン単位のダイヤモンド加工を、何と手の感触だけでやってのけるという凄腕の持ち主なのです。私たちが世界で一番乗りできたのは、世界最高性能の放射光施設であるSPring−8（スプリング・エイト）のおかげでもあります。SPring−8は兵庫県佐用町にある理化学研究所の施設で、とても強いX線ビームを出す能力を持っています。このビームを当てることで私たちの極小サンプルでも結晶構造を解析できます。もし、地球のコアがすべて冷えて固まってしまったら、対流は起きず、磁場がなくなって地球は荒涼とした大地になります。その実例は火星に見ることができます。火星は35億年前に磁場がなくなり、水蒸気の分解が進んで、海もなくなったという仮説が有力です。地球では磁場の逆転が数万年から数10万年に1度ぐらいの頻度で過去何度も起きています。完全に逆転するには3000年ぐらいかかかり、この間は地球磁場がとても弱くなって、宇宙からの放射線がより多く注ぎます。ELSIでは今、白馬八方温泉の研究をしています。ここは、初期地球の環境はこんな感じだったのだろうと思わせる、地球上でも極めて特殊な場所です。その場所で生きている生物を見ると、普通の生物に共通する代謝系を持っていません。1種類だけでは生きられないので、何種類もの生物が共生して生きている。つまり地球最初の生命は自分だけで全部の機能を持つことはできず、数種類の生物がコミュニティを作り補い合って生きていたのではないか――そんなことが白馬八方温泉の研究から分かってきました。自分たちだけで生きていけないという意味では、原始生命はウイルスに近い存在と言えるかも知れません。いま研究所内で関心が集まっているのは、リボソームという細胞内のタンパク質製造工場の起源です。DNAに書き込まれた情報をもとにアミノ酸からたんぱく質を合成しています。この複雑な工場が、生命誕生前にどのように組み上がってきたのかを解明したいと思っています。例えばATP（アデノシン三リン酸：エネルギーの放出・貯蔵、物質代謝の役目を果たす物質）は生命活動に不可欠なので、それを作るのに必要なミニマムの遺伝子や、細胞膜が再生するためのミニマム遺伝子などを調べています。これら特定の機能を実現するための遺伝子セットを細胞膜の中に入れ、初期ゲノムを持つ人工細胞を実験室で構築しようとしています。地球のすべての生物は、姿・形は異なっても、単一の原理で生命活動をしています。しかし、宇宙には太陽系以外にも数千個の惑星があることが分かってきました。それらの惑星には各々の個性があり、数千通りの生命の原理や仕組みがあってもおかしくありません。もし地球外生命がいるとすれば、地球型の生命とは違う原理がどこまであり得るのかあり得ないのか、大変興味があります。地球に住むほぼあらゆる生物のたんぱく質は20種類のアミノ酸からできています。自然界には数百種類ものアミノ酸があるのに、その中からなぜ20個だけが選ばれているのか、よく分かっていません。もしかしたら、火星に30個のアミノ酸を使う生物がいるかもしれないし、他の星には想像できないような異次元の生命体がいるかもしれない。このように共同研究によって、宇宙にはどれくらい生物がいるのか、生物は各惑星の個性にどこまで依存しているか、また、生物とは宇宙に普遍的にいるものなのか、それとも地球だけが特殊なのか。私たちは、「地球生命学」研究の成果を活かし、こうした地球外生命探査計画にも積極的に参画していくつもりです。TEXT：木代泰之1968年福島県生まれ。新型コロナにスーパー・コンピューターで立ち向かう！産官学連携の研究支援コンソーシアム設立「知の共有」が地域社会を動かす！ カクイチがAIで目指す農業変革江戸、そのしなやかなネットワーク社会――現代人は、江戸時代を超える良い社会をつくったか？出動せよ、災害ロボットたち！――「タフでへこたれない高性能ロボット」が自然災害頻発国・日本を救う
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高温高圧条件下におけるアミノ酸のペプチド化を解明 2011.09.27 生命の起源 ←音楽を聞きたい方はボタンを押してください。 宇宙が誕生してから約100億年後、私たちの地球は太陽系の惑星として誕生します。そしていまから38億年程前 地球誕生後に形成された地殻[sio2]や海洋[h2o]、この上に最初の生命が宿ります。
無機物から有機物ができ，生命が生まれるという考えは自然発生説と言われる。 生命の起源と進化に学ぶ－6－多細胞生物の誕生 - 今、人類は大きな時代のうねりの中にいます。 こんな時代こそ「自然の摂理」に導かれた羅針盤が必要です。素人の持つ自在性を存分に活かして、みんなで「生物史」を紐解いていきませんか。 自然発生説. A 化学進化.