アミノ酸の生成はビッグバン直後、生命の起源に一石

宇宙のビッグバンによって大量の水素とヘリウムが生成され、星の内部の核融合反応でより重い元素が作られていったことはよく知られている。しかし、こうした元素から生命の起源となるアミノ酸のような複雑な分子がどのようにして生まれたのかについてはまだよく分かっていない。科学者たちは隕石に含まれる分子の質量分布と化学進化のシミュレーションの比較で、生命が誕生する約90億年前の初期宇宙からアミノ酸が存在していたことを示した。 by Emerging Technology from the arXiv2018.07.17

1952年、化学者のスタンリー・ミラーとハロルド・ユーリーは、約40億年前の地球上の状態を再現する有名な実験をした。水、アンモニア、メタン、水素を、密閉したフラスコの中で混ぜ合わせて加熱し、雷を模した火花で刺激を与えたのだ。この実験が有名なのは、その数日後、フラスコ内がアミノ酸などの複雑な有機分子で満たされ始めたからである。アミノ酸は、生命を構成する上で基本となる要素だ。

実験の結果から暗示されることは明白だった。生命を作り上げる基本要素が簡単に作れるのなら、生命そのものを創り出すことも難しくないのかもしれないということだ。宇宙の中では、環境さえ整っていれば、どこにでも生命が生まれるのかもしれない。そんな可能性が暫定的に浮かび上がった。

その後、天文学者たちは、他の惑星、小惑星、さらには星間空間からも同じ分子が存在する証拠を見つけてきた。

そして、いくつかの興味深い疑問が生まれた。宇宙において分子は最初どのようにしてでき上がったのか。より複雑な分子ができ始めたのはいつだったのか。そしてこのことから、生命の起源について何が示唆されるのだろうか。

現在、米シアトルのシステム生物学研究所（Institute for Systems Biology）に所属するステュワート・カウフマン博士と、ハンガリーのブダペストにあるエトヴェシュ・ロラーンド大学の研究者たちの研究から1つの答えが得られている。博士らは初期の宇宙において分子が生成される過程をシミュレーションして、現在の宇宙空間で天文学者たちによって観察されている化学物質の組み合わせが再現されることを示した。この研究は、生命の起源に対する私たちの理解と、合成生物学を使って研究室内で生命の起源を再現できる可能性について重要な示唆を与える。

まず、背景を少し説明しておこう。地球において、生命はおよそ40億年前、現在とはかなり違った環境で生まれたようだ。ミラーとユーリーは、そうした環境を有名な実験で再現した。

しかし、そもそも、彼らが使った化学物質の混合物は、どのようにして地球に生じたのだろうか。天文学者たちは水やアンモニアなどの単純な分子だけでなく、多環芳香族炭化水素やアミノ酸といった、もっと複雑な分子までも宇宙空間に存在する証拠を見つけている。この多様な分子群はどのように生まれたのだろうか。

大ざっぱな答えはこうだ。ビッグバンが大量の水素とヘリウムを作り出し、それが最初に生まれた星々の中の核融合反応で、炭素、酸素、窒素などのより重い元素を生んだ。そして、さらなる星形成により、地球上で見られるようなさらに重い元素群が作られた。

とはいえ、こうした元素が結合して分子を形成した過程については、まだはっきりとはわかっていない。理由の1つは、生じうる分子の種類があまりにも多いことだ。「組み合わせる（原子の）数が多くなるにつれて、生じうる分子の種類は爆発的に増えます」と、カウフマン博士らはいう。

そこで博士らは問題を単純化することにした。その方法は、生じうる分子の質量に着目するとい …

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