DNAの類似物で、生物の最初の遺伝物質であると考えられているリボ核酸(RNA)が玄武岩質溶岩ガラス上で自然発生的に形成されることを、応用分子進化学研究所の研究者たちが発表しました。このようなガラスは、43億5千万年前の地球上には豊富にありました。似たような太古の生き残りである玄武岩は、火星上にもあります。
「生命の起源を研究しているコミュニティは、近年、分裂してきています。」と語るのは、「Astrobiology」に掲載された論文の共著者である、スティーブン・ベンナー氏です。「あるコミュニティは、熟練した化学者によって成し遂げられるような難しい化学反応を要する、古典的で複雑な化学反応へと立ち返っています。彼らの美しい手工細工は、NatureやScienceといった有名な科学誌で発表されています。」しかし、これらの化学反応が複雑であるのは明らかで、地球上で生命が実際にどのように現れたのかを説明することはおそらく出来ないでしょう。
一方、今回の研究では、もっと単純な側面からきりこんでいます。エリザ・ビオンディさんに率いられた研究では、100から200塩基対の長いRNA分子が、ヌクレオシド三リン酸が玄武岩ガラスに染み込む以上のことはしていないのに形成されることが示されました。
「当時の地球には玄武岩質ガラスはどこにでもありました。」と研究に参加した地球科学者のスティーブン・モジシス氏は言います。「月が形成された後の数百万年の間に、若かった地球では隕石の衝突や、多くの火山活動があり、玄武岩ガラスの源となる玄武岩の溶岩が形成されました。隕石の衝突は、乾いた地面に水蒸気をもたらし、RNAが形成されたと見込まれる帯水層を生み出しました。」
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隕石の衝突は同時に、ニッケルをもたらしました。研究チームによると、これはヌクレオシドと活性化したリン酸から、ヌクレオシド三リン酸を生み出すもので、溶岩ガラスの中でもみつかります。ホウ砂の形で存在するホウ酸塩も、玄武岩にあり、これら三リン酸化物の形成をコントロールします。
ガラスを形成させる同じ衝突物はまた、鉄とニッケルからなるコアによって、大気を一時的に減少させます。その並びによって遺伝情報を保持するRNA塩基は、このような大気において形成されます。研究チームは以前の研究で、ヌクレオシドがリボリン酸とRNA塩基の間で起こる単純な反応によって形成されることを示しています。
「このモデルの美しいところは、その単純さです。高校の化学の授業で試してみることもできます。」と、研究には関わっていませんが、火星での遺伝物質を検出するための装置を開発したジャン・スペイセク氏は述べています。「原料を混ぜ合わせて、数日待つと、RNAが検出されるのです。」
この同じ岩石は、単純な有機分子から最初のRNAを生み出す経路における他のパラドックスを解決します。「例えば、ホウ酸塩はRNAの「R」にあたるリボースの形成をやってのけます。」とベンナー氏。この経路は原始の地球の大気において、形成されないはずがない単純な炭化水素から始まります。これらは、火山性の二酸化硫黄によって安定化し、地表に雨となって降り注ぎ、有機鉱物の溜池を生み出します。
このように、今回の研究は、RNAを作り出すための経路を、初期の地球にはほぼ存在していた小さな有機物からRNAまでを完全に網羅しています。一つの地質学のモデルが、一つか二つの炭素分子から、ダーウィン的進化に十分な長さのRNAまでをたどっています。
「重要な質問が残っています。」とベンナー氏は続けます。「私達はまだ、どうやってすべてのRNAの構成分子が全く同じ形を取るようになったのか、つまりホモキラリティとして知られる関係を持つに至ったかを知りません。」同様に、ヌクレオチドの間にある系譜は、玄武岩ガラス上での材料合成においては、多様であるはずです。その意味合いはまだわかっていません。
火星は、今回の発表と関係があります。というのも、古い時代の火星でも、同じ鉱物やガラス、隕石の衝突などがあったからです。しかし、地球では40億年前より以前のものを埋めてしまう、大陸の移動やプレートテクトニクスが火星にはありません。そのため、同時期の岩石が火星の表面には残っています。最近の火星ミッションでは、ホウ酸塩を含む全ての必要な岩石が見つかっています。
「もし、地球上に現れた生命がこの単純な経路をとっていたなら、火星にも現れたはずです。このことから、なるだけ早く、火星で生命を探すことは、さらに重要になりました。」
参考記事：Phys.org
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