地球上で生命はどのように始まったのか: 新しい実験が「RNAワールド」仮説を裏付ける

あなたは好きかもしれません

しかし、RNAがどのように形成されるかを理解することは困難でした。 RNA の成分がこのように結合し、正しい一連の化学反応が起こるようになったのはなぜでしょうか?一見すると、RNA が偶然に形成される確率は天文学的なもののように思えます。

そこで化学者は、RNAのような分子の形成に必然的につながる可能性のある経路を探しています。 1 つの経路は、6 ステップの不連続合成モデル (DSM) として知られています。

しかし、この経路の障害となるものの 1 つは、海水に含まれる一般的な化合物の一種であるホウ酸塩です。ホウ酸塩はオキシアニオンです。イオンが正の電荷を持つ原子または分子である場合、アニオンは全体的に負の電荷を持ちます。さらに、ホウ酸塩にはホウ素と酸素の両方の原子が含まれています。問題は、ホウ酸塩が RNA への化学経路上の反応の一部を妨げると考えられていたことです。

さて、日本の東北大学の平川雄太氏率いる生化学者チームとフロリダ応用分子進化財団は、化学者たちは誤解をしており、ホウ酸塩は実際にはRNAの形成に有益であると述べている。

宇宙ニュース、ロケット打ち上げ、スカイウォッチング イベントなどの最新情報を速報します。

平川氏のチームは、RNAの成分である五炭糖リボース、リン酸、RNAで使用される4つの核酸塩基（アデニン、グアニン、シトシン、ウラシル）を、ホウ酸塩や玄武岩も含む混合物に加える実験を行った。次に、その混合物を加熱して乾燥させ、初期の地球の地下帯水層周辺で一般的であったと彼らが主張する条件を再現しました。

地下の「拘束された」帯水層からの玄武岩が、RNA形成の触媒となった可能性がある。 (画像クレジット: Steven A. Benner)

彼らが発見したのは、混合物中に RNA が形成されていたということでした。さらに、ホウ酸塩は何も妨げず、不安定で壊れやすいリボース分子の安定化やリン酸塩の生成の促進など、DSM モデルの一部のステップを実際にサポートしていました。

あなたは好きかもしれません

平川氏のチームは、小惑星ベスタと同程度の大きさでRNAの成分を積んだ幅500キロメートル（310マイル）の原始惑星の衝突によって、RNAの構成要素が大量に地球に持ち込まれた可能性があると想定している。研究者らは、この衝突とRNAの生成は43億年前、地球誕生から2億年後、そしてこれまでに発見された地球上の生命の最古の証拠が発見される2億年前に、41億年前の鉱物ジルコンの鉱床で見つかった炭素の同位体中で起こったと推定している。

ホウ酸塩鉱物とリボースの分解。 (画像クレジット: Steven A. Benner)

これまで、RNA は実験室で人間の介入によって意図的に化学反応を引き起こすことによってのみ形成されていました。平川氏のチームは、人間が関与せずに実験室でRNAが生成されたのは自分たちの研究が初めてだと主張しているが、批評家らは、RNAの構成要素をすべて試験管に入れる行為ですら人間の介入であると主張している。

RNA は生命ではありませんが、RNA は私たちが知っているほぼすべての生命にとって不可欠です。地質学的に言えば、もし RNA が地球上で急速に形成されたとしたら、それは私たちの惑星上に最初に出現する単純な生物への近道を提供した可能性があります。