【最新更新日　：　2018年12月10日 月曜日 】

２０１８年の読書履歴(№77)

★ 評価は、私の独断と偏見でつけたもので、読んだ時点で「ん、これは良かった！」と思った本です。 　　本そのものの良し悪しとはまったく関係ありません。☆はイチ推し、◎は、おすすめの本です。

№	了月	書 籍 名		著 者	出 版 社	評価	コメント＆抜き書きへのリンク
77	18/10		生命はなぜ生まれたのか	高井　研	幻冬舎新書	◎	第１章　生命の起源を探る、深海への旅 海の底にある、暗黒の生態系 ・深海底には、熱水や冷湧水といった水の流れによって、マントルや地殻の中に存在する地球内部のエネルギー（高温のマグマから発生する二酸化炭素や一酸化炭素、硫化水素、メタン、水素、あるいは地震や断層活動によって生じる水素や二酸化炭素、及びそれから派生するメタンや硫化水素といった還元的化学物質）が海底にもたらされる場所がある。 ・そしてその海底の地下からもたらされる「地球内部エネルギー」を「太陽エネルギー」に代わるエネルギー源として利用する微生物や、それに付随した奇妙な動物たちの生態系が広がっている。 ・これらの生態系を「暗黒の生態系」と呼んでいる。 ・ほぼ４６億年の歴史を持つ地球に生命が誕生したのはおよそ４０億年前であり、太陽光を利用してエネルギーを獲得できるエネルギーシステム（代謝）を生命が獲得したのは、３５億年前である。 ・またその光合成物質が、地球のあらゆる表層環境に進出し、地球規模の生態系を支えるに足る役割を果たすようになったと考えられるのは３０億年前程度と考えられる。 ・この地球で最初に誕生した持続的な生命を支えたエネルギーは、間違いなくこの地球内部エネルギーであり、その後５億～１０億年という途方もない長い時間その生命活動を支え続け、地球の隅々に暗黒の生態系をはびこらせたのだ。 ・そして、その３０億年前より古い地球に君臨した暗黒の生態系は、今なお地球の深海や地下、海底下にひっそりと生き続けている。 第２章　地球の誕生と、生命の誕生 地球は混沌から作られた ・原始地球は、太陽系が45億6700万年前に誕生してから、3000万～4000万年の間に、微惑星の衝突・合体を繰り返してできあがったらしい。 ・その原始地球には、すでにコア（マントルの下にある鉄を主成分とし、ニッケルもかなり含む熱い塊）ができるほど内部構造が分化していたらしい。 地球上で最も古い地質記録 ・「生命の誕生と最古の持続可能な生態系の始まり」は冥王代（40億年以前）で起きた可能性が高い。 ・ただし、最古の持続可能な生態系の始まりの時については、次に述べる不確定要素に大きく依存するのだ。 ・月の誕生後、45億数千万年前に、ほぼ現在の地球と同じ大きさの原始地球ができあがり、最速約44億年前には、地表が冷えて海と大陸ができたと仮定しよう。 ・この段階で、生命を誕生させる準備（生命の材料や部分的なシステムを創り上げる化学進化の段階）が始まったと考えてよい。 ・いやもしかすると、その後速やかに生命が誕生しても決して不思議ではないとも考えられる。 ・しかし、この時期は、直径100キロを超える隕石が、どんどん地球に降ってくる隕石重爆撃期と呼ばれる時代であった。 ・例えば、直径500キロを超える隕石が1個衝突すると、現在の地球と同じ量の海洋がその原始地球に存在していたとしても、その海はすべて蒸発し、海がなくなった地表は、100年程度、千数百℃を超える灼熱のマグマオーシャンになったと推測されている。 いつ最後の巨大隕石が衝突したか ・約44億年前には、地表が冷えて海と大陸ができ、超原始的な生命が海の底のほうにピクピクとしていたとしても、少なくとも何回かは、隕石の衝突によって、高温の岩石蒸気とともに、跡形もなく消し飛んでいたはずなのだ。 ・確率論的には、月のクレーターを形成するクラスの巨大隕石衝突、あるいは全原始地球潰瘍を蒸発させるような規模の衝突は、42億年前には終了したのではないかとという説もある。 ・一方で、小規模な隕石の重爆撃も39億年前には終わったという説が有力になっている。 ・ということは、約42億～39億年前であれば、「化学進化から生命が誕生し、最古の持続可能な生態系」が形成されても、のちの生命進化と断絶していない可能性があるということである。 ・古事記や聖書にしるされている「とろとろ」な「荒漠な闇の」混沌の時代は、現代化学においても、未知である状況を的確に表していると言える。 ・しかし、冥王の時代は、徐々に、混沌のみならず「生命の星」地球の原初システムが既に始まっていた時代であることがわかってきた。 38億年前の地球最古の地層 ・40億年前以降は、岩石記録が少ないながらも徐々に出現するので、もはや冥王の時代ではなく、太古代と呼ばれるちゃんとした地質年代となる。 西オーストラリアにある35億年前の地層 ・35億年前の地質記録に、その当時「深海底の限定された場において現世の微生物とほぼ同じような形態や代謝機能を持った生物、そして生物地球科学物質循環が存在していた」。 好熱メタン菌は35億年前に存在した ・35億年前の海底下の熱水活動域の熱水中にメタン菌が、さらに、好熱性のメタン菌が水素と二酸化炭素から生成したメタンが含まれていた可能性を強く示すものであった。 ・35億年前の深海底熱水活動域には、好熱メタン菌がすでにうようよと生息していた可能性がわかった。 もう一つの微生物硫酸還元菌 ・硫酸還元菌という微生物の作用が、硫黄同位体の測定から推定される。 ・硫酸還元菌というのは、主に他の微生物（発酵菌とか従属栄養酸素呼吸菌）が食い散らかした残りカス（それには時々、水素と二酸化炭素も含まれる）が、海底や湖底、川底に溜まり、酸素がない状態で、酸素の代わりに硫酸を使って呼吸することによって溜まった有機物を分解して生きている微生物である。 ・植物や光合成微生物がどんどん二酸化炭素と固定して有機物を作ると、結構、二酸化炭素は大気中から減っていってしまう。 ・海底や湖底、川底に溜まった元々二酸化炭素だった炭素は、この硫酸還元菌（とメタン菌）の働きによって、もう一度二酸化炭素やメタンになって戻ってくるのだ。 ・ゆえに、この菌がいないと、大気中の二酸化炭素濃度が減少し、地球寒冷化になってしまう可能性がある。 第３章　生命発生以前の化学進化過程 丸山工作氏による生命の定義 ・生命の定義 　（1）自己複製（細胞や遺伝情報の複製） 　（2）代謝（自己維持のためのエネルギー獲得や生体分子の合成） 　（3）いれもの（物理・化学的な境界） 　（4）進化する力（環境適応性や遺伝的ゆらぎ） ・宇宙においても、生命は誕生し存在しているのは間違いない。 ・生命の定義を考えることは、地球の生命と宇宙の生命の間に存在する共通の原理を探ることでもある。 ・「生命の定義」問題は、化学進化からいつ生命と呼べるようなものになったのかという境界を認識するのに、極めて重要な問題である。 太陽系の終わりと始まり ・宇宙の始まりは137億年前のビッグバンである。 ・太陽系の始まりは原始太陽系の元となった暗黒星雲の収縮が45億6800万年前とすると、今の太陽系は、何か別の恒星の死の後に作られたものであるので、その別の恒星はその太陽系を持っていただろう。 ・そのアナザー太陽系には、持続的生命が存在していたかもしれないし、持続的生命はなかったとしても化学進化は進行し、一発屋生命ぐらいは何度も現れて消えていったかもしれない。 ・恒星やその恒星の太陽系が、最後の最後に死を迎える時、つまり超新星爆発を起こす時、それまでの何十億年という物質と生命と秩序の進化を、終焉させる破壊が行われる。 ・それは、本当に「破壊」という名にふさわしい激しい量子レベルの破壊が中心である一方、原子レベル、分子レベルでの壮大な物質の撒き散らしも伴う。 ・そのような「あるシステムの爆発的破壊」及びエネルギーが実は、次の新しい生命を含めた太陽系というシステムの「始まり」とそのエネルギーを用意する。 ・いや、用意するのではなく、「終わり」と「始まり」が一体化している。 40億年前の深海熱水活動 ・深海熱水活動域で特徴的なチムニー構造物や硫化物構造物、炭酸塩構造物は、条件が揃うと極めて多孔質な構造を形成する。 ・その孔こそ「原始細胞のいれもの」になったと考える説や、その孔の中の小さな熱対流が有機物の濃縮に極めて効果的に働き、生体高分子の重合や核酸の複製（コピー）において生命機能の肩代わりをしたという説など、他の原始地球のいかなる研究よりも、先行している。 ・熱水活動は基本的には、海水が地殻の中に浸み込んできて、岩石から成分が溶け出し、熱水（いわば出汁）となって、噴出するものである。 ・最も高温に晒される海水や地殻は、400℃程度になるので、その前に含まれていた複雑な分子は壊れてしまうが、熱水活動域というのはその高温の熱水だけで成り立つ環境ではなく、最終的に海底で噴出する前、まるで河口の三角州のように、いっぱい枝分かれをしながら海底から放出される。 ・その熱水噴出河口では、実に複雑な海水と熱水の混合が起きており、海水がちょこちょこ地殻に浸み込んできたり、混合した低温熱水が溜まったり、二次的な熱水循環というものが形成される。 ・このような二次的な熱水循環では、高温熱水で作られたいろいろな有機物と、他の化学進化過程で集められてきた海水中の有機物、そして地殻の中で成長した有機物などが、一堂に会する可能性があるのだ。 ・つまり、化学進化過程の総決算の場所に成りうる場であると言える。 マグマの量に比例する熱水活動の頻度 ・40億年前の原始海洋において、このような深海熱水活動が、現在の地球の熱水活動の比ではないくらいたくさん存在していたことは間違いない。 ・「地球生命が深海熱水環境で生まれた可能性はやはり一番高い」と言わざるを得ない。 40億年前の原始海水 ・海水の塩というのは基本的に地殻との平衡（岩石をどれだけ溶かすか）で決まる。 ・地球が全球凍結すると海水のかなりの部分が凍ってしまう。海水の半分が凍ってしまうと塩分は2倍の濃さになってしまう。 ・スノーボールアースは塩濃度変化によって、海水中に生息する生物や微生物を絶滅させる危険性がある。 ・一方では、高度好塩菌と呼ばれる塩湖のようなところが大好きな微生物（料理に使われる岩塩が未殺菌ならそいつらが保存されている）を進化させた可能性もある。 第４章　生物学から見た生命の起源と初期進化 リボゾームRNAの研究 ・リボゾームは細胞内小器官である。 ・メッセンジャーRNA（RNA＝リボ核酸）という、ゲノム（DNA＝デオキシリボ核酸）に書き込まれた遺伝子の情報をコピーした分子が、リボゾームに運ばれてくると、その情報を読み取り一個一個のアミノ酸を繋いで、タンパク質を合成するという重要な役割を担っている。 ・リボゾーム自体は、タンパク質とリボゾームRNAという部品で構成されている。 ・リボゾームはすべての生物に共通して存在し、細胞内の量もハンパなく多いのである。 惑星のエネルギーの使い方を知り尽くしている超好熱菌 ・私は共通祖先が好熱性、特に超好熱菌だと考えている。 ・その理由は、40億年前の地球環境を考えた時、エネルギー獲得の面から考えて、最も安定的に生態系を維持できるのは熱水活動域であり、原始海洋自体が50℃近い温度だとして、その環境よりもっと熱水に近い位置になれば、なるほどエネルギー獲得に有利であるというものである。 ・古細菌の有する極限環境に対する適応機構は、原始生命としての形質として考えるにふさわしい。 ・特に、超好熱菌の原始的に見える性質として挙げられるのは、超好熱菌の中に、ほとんどあらゆる嫌気的（酸素を使わないという意味）化学合成エネルギー代謝のパターンが見られるという点である。 絶大な人気を誇るRNAワールド説 ・RNAワールド説 　「生命はRNA分子のもやもやした集合体から始まった」というプロセスを経て、「ちゃんとした生命」になったとする説。 ・このプロセスが重要視される理由は、生物学的な「生命の定義」である自己複製、代謝、いれもの、進化する力の4項目のうち、RNAが自己複製、代謝、進化する力の3項目を体現する生体分子であることがわかったことによる。 ・生物の体を構成する生体高分子（つまり材料と言っていい）には、大きく分けて、タンパク質、DNA、RNA、脂質がある。 ・このうち、タンパク質は右の項目の代謝を司る生体高分子であり、DNAは自己複製と進化する力、脂質はいれものを担う。 ・RNAはどうかと言うと、現在の生物では、どちらかと言えば、それぞれの役割を繋ぐ役割を担っていることが知られていた。 ・そして今では、繋ぎの役割だけでなく、それぞれの関わりを制御・指令したりする重要な役割を担っていることもどんどんわかりつつある。。 第5章　エネルギー代謝から見た持続的生命 極めて多様な深海熱水活動 ・まとめ 　◉化学進化は必ずしも熱水環境だけで起きたわけではないが、宇宙で起きた化学進化も、隕石衝突で起きた化学進化も、地殻の中で熟成する化学進化も、熱水環境で集約された可能性が高いこと。 　◉現存する生物の中で、超好熱菌の有する様々な性質は原始的な生命の性質を反映している可能性が高い。つまり、好熱環境で持続的生命は始まった可能性が高いこと。 　◉これまでに明らかにされてきた冥王代～太古代境界付近での生命活動の地質学的証拠は、深海底、しかもおそらく熱水活動と何らかの関係のある環境で見つかっている。 　◉共通するのは深海熱水活動域という場とそこで起きる現象なのである。 ・現世の地球においても、それぞれの熱水活動域にはそれぞれ異なる化学合成物が生息していることもわかってきた。 エネルギー代謝とは何か ・この世界に存在するすべての物質は、「位置エネルギー」という共通の潜在エネルギーの価値が決まっている。 ・その潜在エネルギーがマイナスになればなるほど放出したい願望が強くて、潜在エネルギーがプラスになればなるほどエネルギーを受け入れたい願望が強い。 ・別名、酸化還元電位ともいう。 エネルギーをATPに換える三つの方法 ・「呼吸」や「光合成」というのは、電子伝達系を通じて電気を使い一気に効率的にATP（アデノシン三リン酸）を作る方法である。 最初のエネルギー革命 ・熱水から運ばれてくる無期エネルギー源から、発酵以外の方法、つまり呼吸に近い形でATPを作ることのできる能力を持った生命が出てきたに違いない。 ・その時最初の生命のエネルギー革命が起きたのだ。 ・2回目のエネルギー革命は当然光合成の発明である。 ・最初は有機物発酵で始まったエネルギー代謝が、その主要なエネルギー獲得方法を化学合成エネルギー代謝へと変換した時、その化学合成エネルギー代謝は何であったのかが重要なのである。 水素と二酸化炭素からエネルギーを獲得する方法 ・原始深海熱水活動域では、現世の深海熱水活動域と同じように金属硫化鉱物が大量に存在していた。 ・その硫化鉱物、特にピロータイトの表面では、メタンチオール（メチルメルカプタン）やエタンチオール、二酸化炭素と硫化水素の化学反応で原始的なメタン生成や酢酸生成によるATP生成反応が進行していた。 ・一方、その硫化鉱物の表面や微細な孔には、原子有機物発酵生命（一発屋生命）も共存していた。 ・原子有機物発酵生命の中に、硫化鉱物ごとATP生成反応を移植するモノが現れて、自分の有するタンパク質でその反応を促進できるようになったモノがいた。 ・その原子有機物発酵生命は、アセチルコエンザイムAのようなチオエステルからATPを生成するステップは持っていたので、硫化鉱物の原始代謝のいい部分と自分が既に持っていた部分をくっつけることで、それまで有機物がなくなるたびにエネルギー不足のために死に絶えるというデフレスパイラルから抜け出し、初めて有機物以外の無機ガス、この場合水素と二酸化炭素からエネルギーを獲得する方法を手に入れたのだ。 ・そのエネルギー獲得方法は、有機物発酵と硫化鉱物の原始代謝の協調作業であり、無機物を使った発酵と呼べるもので、「メタン生成」か「酢酸生成」に限定されていた可能性が高い。 ・その後、金属硫化物自体がタンパク質の中に活性中心として取り込まれていき、タンパク質だけによる代謝系に取って代わられた。 最古のエネルギー代謝は、水素資化性メタン生成 ・40億年前の深海熱水活動域に、宇宙と地球で作られた有機物が濃縮され、数多くの有機物発酵生命が誕生した。 ・しかし、そのほとんどすべてが有機物の枯渇とともに消えてゆく中で、熱水から供給される水素と海水中の二酸化炭素をエネルギー源とするメタン生成エネルギー代謝を有した超好熱性の持続的生命が誕生した。 ・基本仕様としては、熱水から得られる化学エネルギーを元に一次生産を行う生命（生産者」とその生命の代謝産物のおこぼれをもらって昔ながらの発酵で生きる生命（消費者）の関係で構成されていたはずだ。 ・消費者の発酵で最終的に出される水素と二酸化炭素は、生産者のエネルギー源として再利用できるというメリットがあったからだ。 ・このような最初のエネルギー革命は、深海の熱水活動さえあれば、その持続的生命が暗黒の世界を無限に広がることを可能にした。 ・実際その当時（40億年前）、深海熱水活動域は、世界の海の至るところにあったはずだ。 第６章　最古の持続的生命に関する新仮説 最古の持続的生命の生き残りはどこにいる？ ・現世の深海熱水活動と太古の深海熱水活動では、その取り巻く環境は極めて大きな違いがある。 ・熱水活動を取り囲む海水の組成が大きく変わってしまったからである。 ・最も重大な異変は、海水中の二酸化炭素が激減し、硫酸が増大し、酸素というやっかいな物質に汚染されるようになったことであろう。 ・酸素のおかげで、地球の生物は大きな進化を遂げることができたのは間違いないが、酸素自体は強力な酸化剤で、毒性の高い物質である。 ・最古の持続的生命の生き残りがいるとしたら、熱水活動域の中でも全く酸素に侵されない場所しかないのだ。 ・最古の持続的生命の生き残りを見つける唯一の可能性としては、深海熱水活動域の海底下の熱水が上昇してくる地殻の中ぐらいと考えられた。 ハイパースライム仮説の発見 ・2000年頃思い付いたハイパースライム仮説 　「深海熱水活動域の地殻内の微生物が生息できる温度領域に、熱水から供給される水素や二酸化炭素に依存した最古の持続的生命と同じような化学合成エネルギー代謝に支えられた超好熱性微生物生態系が生き残っているに違いない」 超好熱メタン菌は、「かいれいフィールド」にいた ・インド洋の「かいれいフィールド」の海底下に、ハイパースライムが、つまり地球最古の持続的生命の生き残り（生態系の成り立ちが同じという意味）が、存在している。 最終章　To be continued ・生命はどのようにして誕生したか ・40億年前のまだ混沌とした地球の原始海洋と海洋地殻に、宇宙空間と宇宙―地球の相互作用（隕石爆撃）で作られた生命の誕生と持続のために必要な無機・有機物が濃縮されて行った。 ・当時、海底の至るところに、高温や比較的低温の熱水活動域が存在していた。 ・その多くは、高温かつ激しいマントル対流が地殻をビリビリに切り裂くプレートテクトニクスの拡大軸で起きるものであった。 ・熱水活動がとのようなものであったにせよ、熱水活動自体は無機・有機物を濃縮し、数多くの有機物発酵生命が誕生する場となった。 ・当時の海底熱水では優先的であった、コマチアイト熱水活動域の熱水には、他の熱水にはない特徴があった。熱水に含まれる水素の濃度が群を抜いて高かった。 ・このようなコマチアイト熱水活動域に誕生した無数の有機物発酵生命の中から、熱水から供給される高濃度の水素と海水中の二酸化炭素をエネルギー源として原始的なメタン生成やその他の水素エネルギー代謝能を持った「最古の持続的生命」が生まれた。 ・コマチアイト熱水中の高濃度水素のおかげで、有機物発酵と同等の、あるいはそれ以上の安定的なエネルギー確保が可能となったため、有機物供給の枯渇後も、危なっかしくも生命活動を持続させることが可能となった。 ・その持続的生命共同体は、原始海洋底の至るところにあった。コマチアイト熱水活動域に伝播・分散していった。 ・その持続的生命共同体は、無生命だった原始地球の全海洋底に瞬く間に拡がり、絶対的存在量と生息空間多様性を増大させることで、消滅の可能性を激減させ、次の爆発的進化の序章となった。 　　――　完　――