まさに、かつての常識をひっくり返した…深海底からの「驚きの報告」
5/16(木) 6:47配信
現代ビジネス
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「地球最初の生命はRNAワールドから生まれた」
圧倒的人気を誇るこのシナリオには、困った問題があります。生命が存在しない原始の地球でRNAの材料が正しくつながり「完成品」となる確率は、かぎりなくゼロに近いのです。ならば、生命はなぜできたのでしょうか？
この難題を「神の仕業」とせず合理的に考えるために、著者が提唱するのが「生命起源」のセカンド・オピニオン。そのスリリングな解釈をわかりやすくまとめたのが、アストロバイオロジーの第一人者として知られる小林憲正氏の『生命と非生命のあいだ』です。本書刊行を記念して、その読みどころを、数回にわたってご紹介しています。今回は、生命誕生の時期と場所を考察するにあたり、地球が誕生してから、生命が誕生しうるまでの地球環境を考察してみます。
【画像】最初の生命の痕跡は…？ 続々発見された「微化石」というタイムカプセル
*本記事は、『生命と非生命のあいだ 地球で「奇跡」は起きたのか』(ブルーバックス)を再構成・再編集したものです。
「後期隕石重爆撃期」の洗礼
月の隣にある地球も、隕石衝突の激しい洗礼を受けたはず photo by gettyimages
地球には38億年よりも前にできた岩石が少ないことがわかっています。それはなぜでしょうか。
地球などの太陽系惑星は、微惑星の衝突により成長しました。微惑星の数は、45億7千万年前に太陽系が生成してからは減少してきたはずですから、地球への隕石衝突の頻度も、時間とともに減少するはずです。
ところが1970年代に、アポロ計画を受けて行われた月のクレーターの研究から、41億～38億年前に月が激しい隕石衝突に見舞われた可能性があることが指摘されました。
ならば当然、月の隣の地球も、隕石衝突の激しい洗礼を受けたはずだという考えから、地球史におけるこの時期は「後期隕石重爆撃期」とよばれるようになりました。その間、地球の表面は衝突のエネルギーによって融けてしまっていて、地球に38億年前よりも古い岩石が少ないのはこのためであろうと考えられているのです。
太陽系が生成していったん隕石衝突が収まったにもかかわらず、なぜこの時期にまた活発化したのかについては、諸説があります。有力とされているのは、2005年にフランスのニースにあるコートダジュール天文台のグループが発表した「ニースモデル」です。このモデルは、太陽系の生成後、木星・土星・天王星・海王星といった巨大惑星の軌道が大きく変わり、その影響で小惑星の軌道が乱されたため、隕石衝突が激化したというものです。
太陽系が生成するまでのモデルも、1970年代までは太陽の周りの塵が徐々に集まって惑星になったとする静的なモデルが考えられていたのが、いまでは微惑星どうしの激しい衝突により惑星が生成したという、より動的な「京都モデル」が主流となっていますが、その後もさらに、太陽系が生成したあとも惑星はかなり動いたとする激しいモデルへと、どんどん変わっているようです。
生まれたばかりの地球の環境
では、生まれたばかりの地球ーー今日では、地球ができてから41億～38億年前の後期隕石重爆撃期までの期間は「冥王代(めいおうだい)」ともよばれていますーーは、どんな環境だったのでしょうか。
かつては、冥王代の地球は非常に高温で、表面がどろどろに融けていたとされていました。
ところが米国ウィスコンシン大学のグループは、西オーストラリアのジャック・ヒル地域を調査して、約44億年前に生成したジルコン粒子(ジルコニウムを含む鉱物)を発見し、2001年に『ネイチャー』誌に報告しました。その炭素安定同位体比からは、マグマが海水と反応したことで、この鉱物ができたことが示されました。
つまり、44億年前にはすでに「海」があったことになるわけです。
以上のことをつなぎ合わせると、最初の生命が誕生した時期について、どんなことが考えられるでしょうか。
生命誕生に要する期間は、意外に短い!?
生命が存在しうる環境ができてから、実際に生命が誕生するまでの時間は、けっこう短かったかもしれない
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約45億6千万年前に地球が誕生してから2億年くらいたつと、もう海ができ、生命が誕生しうる環境ができていたようです。
しかし、41億年前くらいからの後期隕石重爆撃により、生命を育む海が消滅し、次に海が復活するのは重爆撃が終息する38億年前くらいであったと考えられます。そして、生命はその38億年前くらいには誕生していた可能性が高いようです。
ということは、生命が存在しうる環境ができてから、実際に生命が誕生するまでの時間は、けっこう短かったといえるのではないでしょうか。
最後期重爆撃期と同時期、あるいはそれより前に、生命が存在した可能性を示唆する研究もあります。もし、それらが正しいとすれば、後期重爆撃期はなかった、ということになるかもしれません。
あるいは、後期重爆撃期よりも前に誕生した生命の一部が重爆撃期を生きのびた、またあるいは、重爆撃期前の生命がいったん絶滅したあと、私たちにつながる新たな生命が誕生した、などの可能性も考えられます。今後の研究の進展が期待されます。
いずれにせよ、生命が誕生しうる環境ができてから、実際に生命が誕生するまでには何億年もかからないようです。これは生命と非生命(単なる有機物)の比較からもいえることです。
生命の特徴は、代謝しながら自己複製することでした。これを言い換えれば、生命は自分が壊れるより前に、増殖しなくてはならないということです。
しかし生命ではない単なる有機物、とくにタンパク質とか核酸のような機能を持った生体有機物の寿命はかなり短く、とても何万年ももちません。有機物が長い時間をかけて少しずつ海や池に蓄積していって、やがて高濃度になって生命ができた、というようなことはありえないのです。
では、最初の生命はどこで誕生したのでしょうか。
熱水噴出孔の発見
海岸に近い、光の射す浅い海が生命誕生の場と思われていたが……
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ダーウィンは「温かい小さな池」と言い、ホールデンは「紫外線の降り注ぐ熱い希薄なスープ」と言ったように、多くの意見は、水が存在する環境というところは共通しています。生体の組成が海水の組成に似ていることも早くから指摘されていますので、「海」が生命の故郷の有力候補であることは間違いないでしょう。
初期の化学進化研究では、有機物を濃縮したり、水を抜きながらつなぎ合わせたりするには、海岸の波打ちぎわが有利ということがわかり、海岸に近い、光の射す浅い海が生命誕生の場のイメージともなりました。
ところがその後、深海底から驚きの報告がもたらされました。1977年、米国の海洋学者ジョン(通称ジャック)・コーリスらは、潜水艇アルヴィン号で南米エクアドルのガラパゴス諸島沖の深海を潜航中、海底から温かい水が噴き出し、光の届かない暗黒の世界に多様な生物が棲息しているのを見つけました。
1979年には、同じアルヴィン号で東太平洋海膨(かいぼう)を潜航中に、海底から煙突のようなものがそそり立ち、そこから350℃の熱水が噴き出しているのが確認されました。熱水を黒い煙のように噴き出す煙突は「ブラックスモーカー」(記事冒頭の写真)と名づけられました。
生命誕生の場は、このような熱水噴出孔だったのではないかーー発見者たちは直感的に、そう感じました。
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小林 憲正
