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NASAが深海環境を再現して生命の起源を生み出すことに成功

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Point
■光の届かない深海には熱水鉱床があり、光合成に頼らない生態系ができており生命の起源がそこにあるのではと考えられている
■原始地球の熱水鉱床周りの環境を再現することで、アミノ酸のひとつとその副生成物が生まれることを確認
■エウロパやエンケラドゥスといった凍った月の地下にも熱水鉱床があるものと考えられており、そこで生命が生まれている可能性がある

40億年以上前、地球がまだ生まれたての頃、不思議な生命のひらめきが生まれました。どのようにそれが起こったのかは全くわかっていませんが、太陽光の届かない深海で起こったとする証拠は存在しています。

もしそのひらめきの形成法がわかれば、地球外の生命を見つける助けとなるでしょう。今回、NASAの宇宙生物学者がこのひらめきを生み出した可能性のある、深海の条件を再現しています。研究は「PNAS」誌で発表されています。

Redox and pH gradients drive amino acid synthesis in iron oxyhydroxide mineral systems
https://www.pnas.org/content/early/2019/02/19/1812098116

生命誕生の鍵を握る熱水鉱床

Credit: Pixabay

生命の起源に関する仮説のひとつは、熱水鉱床と呼ばれる火山性活動が海底の割れ目からあふれ出る現象を条件としています。それはつまり、地球の初期段階、太陽からの致死的な紫外線が惑星全体を覆っていた時期に、光の届かない深海で生命が生まれた可能性があるということです。生物は熱水鉱床の周りでは、現在地球上の生命に不可欠な光合成を必要としません。

その代わりに彼らが頼るのが、化学合成です。熱水鉱床の周りには細菌がクラスターを作っており、硫化水素と酸素の間で起こる化学反応のエネルギーを利用して、栄養源となる糖を生み出しています。

細菌が生まれれば、細菌や細菌の生み出した生産物を餌とする動物が生存できるようになり、暗闇での食物連鎖が栄えることになるのです。

この事実が胸躍る理由の一つは、NASAの研究者たちが、太陽系の凍った月である木星のエウロパや、土星のエンケラドゥスにも凍った地面の下には液体の海があって、海底には熱水鉱床があるかもしれないと考えているからです。

実験室でつくられた小さな海底

そして海底の条件をもっとよく調べるために、宇宙物理学者のローリー・バージ博士は研究チームとともに、実験室に小さな海底を作りました。化石に記録された原始の海の条件を模倣した混合液で、ビーカーを満たしたのです。

研究者たちの期待は、タンパク質の材料となるアミノ酸を生み出す養育器として、この条件が機能することでした。混合液にはミネラルや、熱水鉱床で形成されアミノ酸の形成に必須であるピルビン酸とアンモニアが含まれています。原始の海を模倣するために、混合液からは酸素が取り除かれており、地球の初期に豊富にあった水酸化鉄が加えられました。それから、70℃にまで熱して、熱水鉱床の環境を作っています。

そこに少量の酸素を注入すると、アミノ酸の一種であるアラニンができました。アミノ酸生成の副産物である、α-ヒドロキシ酸も生まれました。これは、生命を生み出すための複雑な有機分子へと合成される材料でもあります。

つまり、地球の初期段階や、他の惑星の地下にあるような環境下で、生命の材料のひとつであるアミノ酸と、α-ヒドロキシ酸を作り出すことに成功したのです。

NASAは海底にある実際の熱水鉱床についても調査を行っており、サンプルを取ってもっと完全な環境を作り出そうと試みています。

異星の熱水鉱床でも高まる生命の期待

Credit: NASA/JPL-Caltech

もし地球外の太陽系で生命がいるとすれば、凍った星の熱水鉱床はその期待が高まったといえるでしょう。実際、エンケラドゥスから吹き出た水柱の噴霧から、複雑な有機分子が昨年見つかっています。

バージ博士いわく、「生命が他のどこにいるのか、具体的な証拠はまだ得られていません。しかし、生命の起源に必要な条件を理解することは、生命が存在すると考えられる場所を絞り込む役に立つのです」

NASAは現在、エウロパやエンケラドゥスへのミッションを検討しています。

 

生命がどこで、どのように生まれたのか、その問自体興味深いものですが、その答えは地球外生命の探索にも役立ちます。今回の発見では、熱水鉱床で生命の材料のひとつが合成され得ることが示されました。生命が生まれるにはもっと多くの種類の有機化合物が必要となるのですが、その条件も今後見つかってくるでしょう。生命誕生の謎が解かれるのが先か、地球外生命の発見が先か、いずれにせよワクワクしますね。

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reference: Science Alert / written by SENPAI