偉大なる「ユーリー=ミラーの実験」に「誤算」…原始地球の姿が示した「想定外の真実」！

『生命の起源を問う 地球生命の始まり』 第2章 11

2025年7月17日

ブルーバックスより『生命の起源を問う 地球生命の始まり』が上梓された。

本書は、科学に興味をもつ者にとって、永遠の問いの一つである、「生命とは何か」「生命の起源はどこにあるのか」の本質に迫る企画である。

著者は、東京科学大学の教授であり地球生命研究所の所長、関根康人氏。

土星の衛星タイタンの大気の起源、エンセラダスの地下海に生命が存在しうる環境があることを明らかにするなど、アストロバイオロジーの世界的な第一人者である。

46億年前の地球で何が起きたのか？　生命の本質的な定義とは何か？　生命が誕生する二つの可能性などを検証していきながら、著者の考える、生命誕生のシナリオを一つの「解」として提示する。

我々とは何か、生命とは何か、を考えさせられる一冊。

ブルーバックス・ウェブサイトにて

《プロローグ》から《第二章 地球システムの作り方》までを

集中連載にて特別公開。

＊本記事は、『生命の起源を問う 地球生命の始まり』（ブルーバックス）を再構成・再編集してお送りします。

生命の材料は宇宙から来たのか

月と地球は、その後、ゆっくりと冷えてゆく。

冷えながら、地球には、コアができ、マントルができ、地殻ができ、大気と海洋ができるといったように分化する。「地球システム」の再生である。

僕は「再生」と何気なく書いたが、これは、ジャイアント・インパクト以前にも、地球は、コア、マントル、地殻、大気、海洋と分化していたことによる。

ジャイアント・インパクトによって、岩石や金属は再溶融してマグマ・オーシャンとなり、かき混ぜられ、大気や海洋はこのマグマに溶けこんでいくことで歯車たちが均質化する。この均質化したマグマ・オーシャンが冷えることで、地球システムの歯車たちが再び分化してくる。

このように、ジャイアント・インパクトを含む原始惑星の衝突が起きるたび、地球システムは破壊と再生――マグマ・オーシャン化と分化――を繰り返す。

このような地球と月の創世記が具体的に描かれるようになると、次第に、原始の地球の大気がどのようなものかも議論されるようになった。そのような原始の環境で、はたして生命は生まれうるのかということに、自然と興味が向かっていったのである。

現在の地球のマグマからは、水蒸気と二酸化炭素、わずかな窒素が、火山ガスとして地表に供給される。このことから、原始の地球の大気も、そのような成分が主たるものだと漠然と考えられていた。ただし、水蒸気は、放出されたあと地表で凝縮し、海になるため、大気に残るのは主に二酸化炭素である。

早速、これに基づいて、ユーリー=ミラーの実験がやり直された。ただし、ガスの成分は、ユーリー想定のメタンや水素分子、アンモニアではなく、現在の火山ガスに含まれる二酸化炭素や窒素分子、水蒸気に対して、同じように放電や紫外線など、原始地球を模擬したエネルギーが照射された。

結果は、悲しいほど、生体関連分子はできないというものであった。

これを受けて、何人かの科学者は、生命の誕生に関して、地球外からの供給に期待するようになった。

1970年代から、炭素質コンドライトという隕石には、アミノ酸など、生体関連分子が含まれていることが知られていた。1980～90年代には、隕石に含まれる有機物の精密分析も行われ、アミノ酸以外にも、核酸塩基や糖なども見つかった。核酸塩基や糖はRNAやDNAの構成要素である。1980年代は、生命の起源としてRNAワールド仮説（RNAが原始地球に豊富に存在し、その自己複製機能が原始生命へとつながったという説）がもてはやされていた時期であり、その材料が隕石から見つかったことは一つの驚きであった。

つまり、原始の地球に生命の材料を作る能力がないのであれば、宇宙から持ってくればよいという考えが広がったのである。

気まぐれな供給

しかし、地球科学、あるいは地球システム的な視点からみれば、ことはそう単純ではない。部品を集めてきさえすれば、いずれ生命が組みあがるというのは、生命をあまりに機械論的に理解しようとしたナイーブ（単純で楽観的）すぎる考えだということは、すでに述べた。

地球システムは、原始地球の形成とともにできあがっている。宇宙から地球表層に供給された生体関連分子は、地球システムで起きている循環の渦のなかに容赦なく放り込まれ、いずれ二酸化炭素や窒素といった熱力学的に安定な物質へと必ず分解されてしまう。それも、地質的な時間スケール――たとえば、10万年といった時間――でみれば、一瞬といっていいほどの短時間でそうなる運命にある。

一方で、この10万年という時間は、隕石衝突の間隔としてみれば極めて短い。ある天体衝突でもたらされた生体関連分子も、次の天体衝突でそれらが追加されるころには分解しきっている。

つまり、宇宙からの生体関連分子の供給は、気まぐれに脈動する鼓動のように、あるいはパルス信号のように、間欠的なものなのである。

もしこういった間欠的な供給によって生命が誕生したのであれば、どういったことが必要であろうか。

それは、生体関連分子が、地質的な時間では一瞬である、分解されるまでのタイムリミットのなかでお互いが速やかに結合し、そして偶然にも、機能をもつ複雑な物質――RNAやタンパク質のプロトタイプのような――がつくりだされるといったことが必要であろう。

もしこれが可能であれば、あとは地球システムの循環で流れてくる炭素や窒素や水素を使って、機能をもつ物質は、その機能に応じて、自らが自らの元となる生体関連分子を新たに生産していくこともできるかもしれない。

しかし、はたしてそのような機能をもつ複雑な物質が、幸運にも、地質的に短時間でつくりだされることがありうるのであろうか。

＊　　　　　　　　＊　　　　　　　　＊