生命誕生の起源について

質問

以前に読んだ生物学の本の中で、地球に生命が誕生したのは太古の昔地表上で水とその他の無機物および雷のエネルギーなどがもとになって化学反応が起こりアミノ酸が合成されたことから起こったと説明されていました。
私も最初はそういうことだったのだろうと思ったのですが、はたしてアミノ酸が原始生命に変化するだろうか考えたときにこれは起こりえないのではないかと考えるようになりました。
むしろ、生命は45億年前に地球が誕生するはるか以前から宇宙のいたるところに既に蔓延しており、その一部が宇宙空間を漂っているうちに地球に漂着して発生したと考えるようになりました。
現在の生物学ではどのように考えているのでしょうか？詳しい方がおられたら教えてください。

回答No.6

suiran2 · ベストアンサー

>生命は45億年前に地球が誕生するはるか以前から宇宙のいたるところに既に蔓延しており

現在の宇宙生物学ではほぼ常識です。宇宙の至る所に生命が存在していると考えられています。この銀河系内でも多くの知的生命が誕生し死滅しているが、我々人類の存在時期と重なるものも膨大な数いるはずだと考えられています。

>その一部が宇宙空間を漂っている

これに関しましても、現在の生物学では、大腸菌でさえ人工ダイヤを合成できる水が液体として存在できないほどの高温高圧下の環境においてさえも死滅しせず、また、真空極低温でも死滅しないことから可能性は極めて高いと思われています。ただし、その環境下で生命活動を営んでいるわけではありません。ただ死滅しないだけで、水に入れれば生き返ると言うだけです。

>地球に漂着して発生した

地球の生命体が宇宙起源であることの可能性は否定できませんが、この説の欠点は、言い尽くされていることですが生命の起源についての説明にはなりません。それでは何処でどのような環境で生命は誕生したのかという問いの答えにはならないからです。地球型の生命体は、水が液体の状態でないと増殖することは出来ません。とんでもない環境下でも死滅はしませんが増殖することは出来ないのです。つまり水が液体の状態である環境で地球型生命は誕生したと考える方が自然です。水が液体状の生命誕生に一番適した環境の惑星は地球です。
現在の宇宙探査においては、液体状の水のある惑星の探査に懸命なわけですが、水が過去にでも液体であったのならそこには地球型生命体が誕生していた可能性が高いからです。

回答No.9

noname#160718

科学が進歩して新知見が得られたからといって、大腸菌の死滅条件のようなベーシックな知見までころころ変わられたのでは困るのですが・・

　提示された論文はＤＡＣシステムで大腸菌(とShewanella oneidensisという細菌)に高圧をかけてみたら生存していた、というものですよね。圧だけなら深海で生育する細菌もあることですし、別にそんなに意外なことではないです。GPa単位の圧にも耐えるというのは驚きますが(へぇ～とか言いながら読んでました)。

　でも、「水が液体として存在できないほどの高温高圧」という話はどこにも出てきていませんが・・・？人工ダイヤの話も未見です。

　そもそも、水は"たった"100℃という温度で"液体として存在できなくなる"わけですが、それは１気圧下での話で、"高温高圧"にすれば液体として存在できるのでは・・・？(圧にもよりますが)
　逆に低圧にすると100℃以下でも"液体として存在できなくなる"わけですから、「水が液体として存在できないほどの高温高圧」という文章は意味不明です。

　「高温高圧」でしたら、大腸菌は121℃２気圧で完全に死滅します。
　というよりもっと低温の60℃あたりが大腸菌の死滅条件です。121℃２気圧20分というのは芽胞菌の死滅条件ですから。
　ちなみにこの場合、「圧力」は問題ではなく、単に「水を沸騰させずに121℃まで温度を上げるために必要な圧が２気圧」なのはご存じの通りです。
　むろん、何かの結晶などに封入して菌体に温度が届かないようにすれば、121℃で20分処理しても生存しているでしょうが、それは別に大腸菌が121℃に耐えたのではなく、その封入物が耐えた、というだけの話です。

　ま、大腸菌がGPa単位の無茶苦茶な圧力に耐え得ることは知見として受け入れるにしても、だからといって太陽系全体が「生存圏」というのは言い過ぎでしょう。
　地球上の生物が死滅しない、というのと、そこで生存できる、というのは別の次元の話です。
　少なくとも、地球以外の惑星で複数の生物が発見されるか、地球の生物が複数の惑星で自然状態で増殖するのを確認してからでないと、そんな言葉は使えないでしょう。

　何より、「太陽系全体が生存圏」というのが正しければ、月や火星の岩石(既に採取されて詳細な分析がされています)から生物の"痕跡"くらいは見つかっているはずです。地球に降ってくる隕石からも然りです。

　「太陽系全体が生存圏」という言葉は、「太陽系のどこでも生物が誕生する可能性がある」という意味なのでは？
　それならば、現在他の惑星には生物は発見されていませんが(もちろん細菌程度の生物が少しばかり存在していたところで発見は難しいでしょうが)、地球上の細菌が意外にextremeな状況に耐えるということが判ったところで「太陽系全体が生存圏だ」と言ってしまったことが短絡的だった、ということになるのでしょうね。もっと大事な条件を見落としているのかもしれません。

　少なくとも地球型の生物(核酸＆蛋白質型)が誕生するためには、"好適な温度"が必要でしょう。低温下では化学反応が進みませんから、誕生などできないでしょうから。もし誕生し得るにしても、地球なら５億年で始原生物が誕生したのが、数十倍あるいは数百倍の時間がかかるかもしれません(単純に化学反応がそれだけ遅いから)。
　細菌が宇宙空間でも"仮死状態"で生きていることが判ったと言うことは(それでも宇宙船の影響は考えていないと思いますが)、逆に言えば「この条件下では生物は進化しない」ことの証明でもあるわけです。

　さらに、宇宙空間でも細菌が死滅しないということと、「宇宙空間に始原生命を乗せた隕石が漂っている」ことは、また話がまったく別です。
　地球のような惑星で誕生した細菌が、隕石に乗って宇宙に飛び出すと言うことがどういう状況下であり得るのか、という考察がされていません。
　地球のような惑星の重力を振り切って宇宙空間に脱出する方法が"自然状態で"あり得るか？という問題です。

　「細菌は高圧に耐える」というのは、単にこれまで考えられていたより、もっと広範囲な条件で生物は生存可能かもしれないということを示唆しているだけで、それが直ちに「太陽系全体が生存圏」という話に無邪気に結びつけられるわけではないでしょう。
　まして「それらの生物が隕石に乗って宇宙を旅している」可能性まで論じられるデータではないと思いますけどね。

回答No.8

suiran2

日々科学は新知見を得ています。太陽系の生物の生存圏は惑星の深部からオルトの雲まで広がっていると考えられています。ご参考までに下記を…

http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;295/5559/1514

回答No.7

noname#160718

私も地球以外に生命が誕生した惑星はたくさんあるのが自然だとは考えていますが、まだ１つも実例が見つかっていない事柄に対して「常識」という言葉を使うのは不適切でしょう。

　「宇宙では生命誕生は極めてありふれた現象である」ということを立証するためには、２つのアプローチがあります。

　１つは、実際に宇宙には生命が存在する惑星系が数多く存在することを観察すること。
　２つめは、生命の誕生というプロセスが高確率で起きる"ありふれた現象"であることを立証することです。

　現在、そのどちらも未達成ですよね。
　というより、後者の命題はまさに本質問の"質問"そのものでしょう。質問者さんはそこに疑問を抱いているわけですから、それを出発点にしたディスカッションはできません。

　私達"普通の"科学的知識を有する人達は、後者の生命発生の確率について、初期条件さえ揃っていればそれなりの確率で生命は誕生する、と考えています。だからこそ「地球外にも生命はいるだろう」と考えられているわけです。

　でも、その"確率"そのものはまったく判っていないのでは。
　私達が"それなりの確率"と考えている根拠は、「なんたってこの地球上には生命が誕生したのだから」という、"たった１つの実例"しかないのですよ。もしかしたら生命誕生の確率はほぼゼロと言って良いほどの低確率で、従って地球上に生命が誕生したのは極めてレアな事例で全宇宙を探しても生命が誕生した惑星は地球以外には存在しないかもしれません。その検証は現代の科学では不可能でしょう。

　質問者さんは、
１．生命誕生はまったくゼロに近い低確率なので地球でそれが起きたとは考えられない
２．従って、生命はよそから来たのだろう

　という論旨なわけですよね。
　ではその「よその生命」はどうやって誕生したのか？ゼロに近い確率ならよそでも誕生しないではないか、という疑問を、宇宙は空間的にも時間的にも無限大だから、という逃げ道でクリアしようとしているわけです。
　実際には宇宙は時間的にも空間的にも有限なので(人間のイマジネーションの限界を越えるほどの大きさではあるわけですが)、ゼロに近い低確率問題をカバーできるとはとうてい思えないのですが、そのことは"宇宙は時間的にも空間的にも有限である"としている現代科学の方を否定しているわけですよね。

　ですから、現代科学を否定しなければ成立しない"考え"について、現代科学ではどう考えられているのか、という質問は無意味でしょう、ということをNo.5で回答したわけです。

　また、生命誕生そのものは宇宙無限の空間と時間の中であらゆる場所で誕生していた、というところを受け入れても、それがどうやって地球に飛来したのか？という難問をクリアしなければなりません。

　大腸菌は60℃ほどで死滅します。大腸菌に限らずほぼ全ての生命体は120℃ほどを20分程度かければ死滅します。
　私はこちらの方面は"専門家"ですが、私の知らない大腸菌でも存在しているのでしょうか。
　地球型の生命(つまり核酸を遺伝子とし蛋白質から構成される生命体)は、低温に対してはともかく、高温に対しては致命的に弱いです。高温下では蛋白質が不可逆的に変質してしまいますから、これは蛋白質から構成される生命にとって宿命です。
　また、紫外線や放射線にも極めて弱いです。これも核酸を遺伝子とする生命体の宿命でしょう。

　40億年の進化の歴史を経た現在の地球の生物の中には、非常に幅広い環境に耐えるものもありますが、始原生命にそれが可能か？というのはまた別の話でしょう。

　地球上の生命で、系統樹的には最も"始原生命"に近いと考えられているものは古細菌です。
　その古細菌には好熱性のものが多いことが判っています。もちろん嫌気性ですから、海底火山の噴出口などで生育しているものです。
　これらの好熱性古細菌は100℃を超える温度で生育するものも多く見られるのですが、彼らは低温、というより常温では死滅します。"活動を停止するだけ"ではなく、死んでしまうのです。(だから好熱性古細菌の研究、というより採取そのものが非常に難しく、なかなか研究が進まない)

　単純な話、始原生命は"誕生したばかりの生命"ですから、誕生した環境にしか適応していないのが自然でしょう。他の環境ではまだ淘汰を受けていないわけですから。

　大腸菌のような真性細菌でも、嫌気性菌を酸素に晒すと"死んで"しまいますし、極低温下では確かに保存ができますが、それも永久に生きているわけでもないです。

　惑星に生命が誕生するのは良いとしても、その後その生命体が「宇宙を漂流」するようになるにはどういった現象が必要か、という点に対して、ちょっとイマジネーションに乏しいような気がするのですけどね。

回答No.5

noname#160718

>簡単に述べますと、宇宙というのは138億年というタイム設定ができるほど単純なものであろうはずがないと。

　138億年だって計り知れないほど深淵で広大なスケールだと思いますが・・・私、138億年どころかヒトの進化に要した800万年という時間すら、イメージはできないですけどね。

　なんにしても、現代の"科学"で推察されていたりコンセンサスが得られていることを"イメージ"のみで否定して、そこから物事を考えるというのでは、議論にならないですね。

>そのような前提の上では"どのように誕生したのか"という議論は答えがなく、説明もできないのです。

　だったら始めからこんな質問などしなきゃいいのに・・・
　"科学"のカテゴリーで質問するのは適切じゃないでしょう。

>現在の生物学ではどのように考えているのでしょうか？

　少なくとも"科学"では、アミノ酸の宇宙からの飛来など、生命の原材料や"きっかけ"が宇宙に由来するという点は否定されていませんが(別に積極的に肯定されているわけでもありませんが)、「生命の誕生」は地球上で起きた、と考えられています。

>生命は45億年前に地球が誕生するはるか以前から宇宙のいたるところに既に蔓延しており、その一部が宇宙空間を漂っているうちに地球に漂着して発生した

　上記の"説"は、少なくとも"科学"では生き残る余地はないでしょう。

　もうひとつ反証を挙げますが、もし上のようなことが本当にあったのなら、その証拠を見つけるのは非常に簡単です。
　太陽系の惑星や衛星(月も含めて)、それに地球に落ちてくる隕石に「原始生命」そのもの、またはその痕跡が見つかるはずです。
　未だに見つかっていない、ということは、「宇宙に原始生命が満ちていた」というようなことは過去にも現在にもなかった、という動かぬ証拠だと思うのですが？

回答No.4

wacky4

生物が太陽系の外からやってきたとお考えですか。太陽風と太陽系外の星間物質が拮抗する境界をヘリオポーズといい，その内側を太陽圏と呼ぶのですが，生物を付着させた星間物質が太陽圏に入ることは可能なのでしょうか。または，太陽系が誕生する前にすでに誕生していた生物が，太陽系の材料となる星間物質に付着していたのでしょうか。ちなみに，宇宙の年齢は137.2±1.2億年，銀河系の年齢は136±8億年，太陽系の年齢は約46億年ということです。
　地球の生物が地球外で誕生したことを否定する証拠はありませんが，地球で誕生したと考える方が可能性が高い気がします。

回答No.3

noname#160718

>>細胞に似たつくりが始原生物になったしくみは，うまく説明できない
>ので生物学では答えは出ていない、現在でも分からないということでしょうか。

　まあ、そこは「生物学」のテリトリーではありませんから・・・生物学は「生物」が対象の学問ですから、進化論でも始原生命から後の話がテリトリーです。

　ところで、

>”どこで”については宇宙の至る所で、
>”どのように”は地球が誕生するはるか以前のどの時点においても既に誕生していたと、
>”どうやって”は隕石などに付着し宇宙空間を漂っているうちに地球に漂着したのではと考えます。

　"既に誕生していた"という考えは"どのように誕生したのか"という問いの答えにはなっていませんよね。

>はたしてアミノ酸が原始生命に変化するだろうか考えたときにこれは起こりえないのではないか

　もし本当に起こりえないのであれば、始原生命が宇宙に満ちていた、という考えも同時否定されなければ論理的におかしいでしょう。

>これは化学進化に要する時間がどの程度のものかによるとおもいますが、これには45億年をはるかに超えるさらに膨大な年月を要するのではないかと考えたのです

　というように、単にタイムスケールの問題であるのならば、現在宇宙の年齢は138億年と言われていますから、地球が誕生した時点での宇宙の年齢はおよそ90億年です。45億年の"たった"倍に過ぎません。
　地球上で始原生命が誕生したのが40億年前とすると、地球の誕生から始原生命誕生までに５億年の時間がかかっているわけですが、始原生命が誕生した時点での宇宙年齢は95億年で、その時点での地球年齢の20倍もないのですよ。

　現在の地球上での生命を形作る有機物は、宇宙が誕生してから相当長い時間をかけて形成されたであろう"最初の星"が超新星爆発を起こして初めて作られるものです。
　つまり、宇宙誕生→星の形成→星の寿命による超新星爆発、という段階を経てようやく「生命の原料」が宇宙に誕生したわけです。
　その"原料"から始原生命が作られて、それが「宇宙に充満」するほど満ちるのに要する時間を考えれば、「アミノ酸→始原生命」の化学進化にかけることができる時間は、せいぜい数十億年といったところではないでしょうか。５億年では不可能で数十億年なら可能、なのでしょうか？

　「宇宙に充満」と気軽に書きましたが、もし生命の発生が１回であったならば、そが宇宙に"充満"するためには、その進化が「宇宙誕生の極めて初期」に起きなければなりません。
　宇宙の広さが数億光年まで広がってしまえば、もう"充満"は不可能でしょう。光の速さで拡散しても宇宙に"充満"するには数億年かかりますから。それにアミノ酸などの比較的シンプルな化学物質ならまだしも、"始原生命"と呼べる複雑な構造を持ったモノが光の速さで射出される加速に耐えられるかどうか・・・

　まあ、"第一世代の星が超新星爆発を起こした"頃には、既に宇宙の広さは数億光年にはなっていたでしょうから、それから"５億年より遙かに長い時間をかけて"始原生命が誕生して、それからその始原生命が地球に到達する時間を考えれば、地球で誕生した方が話が早い、ということになるかと思うのですが。

　始原生命の起源が単一ではなく、宇宙のあらゆるところで発生したのだ、と仮定すると、そんなに高確率で生命が進化するのなら、なぜ素直に「地球上で誕生した」と考えられない？と思います。

　いずれにしろ、「始原生命」と呼べるようなモノは既にかなり複雑な構造を持っているでしょうから、それが「宇宙に充満する」ようになる状況が考えにくいですし。
　現在の地球にも「始原生命」に近いものは存在しますが、それが地球を離れて宇宙を旅するようになるには、どのような状況が必要だと思います？しかも、その生命体を"殺して"はいけないんですよ。
　アミノ酸が宇宙を旅するのとは難易度が激増するように思います。

　もうひとつの問題は、現在の宇宙のどこをどう観察しても、「始原生命が充満している」証拠もその痕跡も見つかっていないことです。
　始原生命が宇宙に充満していたのなら、火星やタイタンでも発見されるのが当然でしょう。

　なんにしても、地球誕生～始原生命誕生の５億年という時間ですら、十分すぎるほど長い時間だと思うのですけどね。
　今から５億年前といったら、まだほ乳類すら存在しなかった頃です。カンブリア紀ですもん。まだ脊椎動物が存在しなかった頃です。
　５億年あれば三葉虫から人間への進化が可能な時間です。化学物質から自己増殖する構造体すなわち始原生命への進化に、この時間で足りないとする理論的な根拠が判りません(もちろん十分だとする理論的な根拠もないわけですが)。

　しかも、同じ５億年でも"実質的な長さ"には大きな隔たりがあります。
　進化の"トライ"は"増殖"すなわちコピーをするときにしかできません。その時の"エラー"が進化になるわけですから、それは基本的に化学進化でも同じです。

　現在の人類は１個体平均で20数年経たないと"トライ"できません。犬や猫だと約１年、ネズミなら３～４週間で１トライできます。細菌なら数時間で１トライです。
　これが化学進化だと分単位でトライできるでしょう。
　つまり、ネズミと比較してですら、同じ５億年でも化学物質にとっては３万倍ほども「時間が長い」わけです。

　そう考えると、私は地球外で発生した生命が宇宙を旅してきた、という説より地球上で誕生した、と考える方がよほど素直に"ありそうな話"と感じられます。

お礼

>既に誕生していた"という考えは"どのように誕生したのか"という問いの答えにはなっていませんよね
全くその通りでありまして論理矛盾ではないかと指摘されるのは分かっているのですが、これはもう途方もなく大きな時間スケールを前提とした上での考えでありまして
そのような前提の上では"どのように誕生したのか"という議論は答えがなく、説明もできないのです。

その意味では
>現在宇宙の年齢は138億年と言われていますから、....
も一般に言われていることは知っていますが、私には到底受け入れられる話ではないのです。
簡単に述べますと、宇宙というのは138億年というタイム設定ができるほど単純なものであろうはずがないと。
時間的にも空間的にももっと計り知れないほど深遠で長大なものであろうと思っています。
もちろんこのあたりの説明ができる人間などいないわけですが、そうとしか考えようがないというのが私のイメージです。
まあそうですね、この議論はやりだすときりがない。そんな感じがしてまいりました。スミマセン

回答No.2

wacky4

最初の有機物は，地球で合成されたのかも知れませんし，宇宙から来たのかもしれません。
ミラーは，原始地球で無機物から有機物ができた可能性を実験で確かめました。　→　http://www.s-yamaga.jp/nanimono/seimei/seimeinotanjo-01.htm
最近，アミノ酸が隕石衝突でできることが実験で確かめられたそうです。　→　http://www.kagakunavi.jp/topic/show/151
アミノ酸が宇宙からやってきた可能性もあります。　→　http://www.yomiuri.co.jp/space/news/20090819-OYT1T00015.htm

　複数の成因でアミノ酸などの簡単な有機物が原始の海洋に蓄積したのではないでしょうか。簡単な有機物がもとになってタンパク質や核酸などの複雑な有機物ができ，さらに細胞に似たつくりとなり，細胞に似たつくりが代謝や増殖の能力などを持つようになって始原生物が誕生したと考えられます。この過程を化学進化と呼ぶのですが，現在とは異なり，原始の地球には有機物を酸化する遊離の酸素がなく，有機物を分解する微生物もいなかったので，非常に長い年月をかけて化学進化することができたと考えられます。始原生物になった細胞に似たつくりとして，コアセルベート・ミクロスフェア・マリグラヌールなどが考えられています。

　細胞に似たつくりが始原生物になったしくみは，うまく説明できないようです。そのため，生命が地球外からやってきたとする説もあるのだと思います。それでは，地球外起源の生命は，どこでどのようにして誕生しどうやって地球にきたのでしょう。生物は宇宙のどこかで誕生したとしか考えられませが，地球だって宇宙の中の天体です。地球にいる生物が地球で誕生したと考えてもおかしくないと思います。

お礼

結局、
>細胞に似たつくりが始原生物になったしくみは，うまく説明できない
ので生物学では答えは出ていない、現在でも分からないということでしょうか。

提起されている
>地球外起源の生命は，どこでどのようにして誕生しどうやって地球にきたのでしょう。
の部分ですが、私の場合
”どこで”については宇宙の至る所で、
”どのように”は地球が誕生するはるか以前のどの時点においても既に誕生していたと、
”どうやって”は隕石などに付着し宇宙空間を漂っているうちに地球に漂着したのではと考えます。
もちろん地球も宇宙の中の天体の一つなので地球にいる生物が地球で誕生したと考えることもできます。
これは化学進化に要する時間がどの程度のものかによるとおもいますが、これには45億年をはるかに超えるさらに膨大な年月を要するのではないかと考えたのです。

回答No.1

noname#194289

いろいろな考え方がありますが、生命という言葉と生物という言葉があります。普通は生物の起源とは言わないで必ず生命の起源と言います。現在の生物のようなものが突然現れるとは考えにくいからですが、生命と言っても自分にものがあることには変わりがないと思います。はじめからあったものが発展して生物になったとっした場合そのものが地球上に初めからあったとするか、よそから来たかはあまり問題にならないと思います。貴説のように考えても一向に構わないと思いますが、具体的にどのような物質であったかというとアミノ酸よりも核酸の構成分の方が有力な候補ではないでしょうか。特にＲＮＡが注目されていると思います。現在はＤＮＡの脇役のような印象を与えますが、よくみてみるとＲＮＡの方が活躍の場がはるかに広いことが分かります。また構成分から見るとＡＴＰが注目されているのではないでしょうか。そういわれてみればＡＴＰはエネルギー代謝だけではなく核酸の構成分としても必須のものです。