講演ノート
生命の起源:地球上の生命はどのようにして始まったのか
東京薬科大学生命科学部 大島泰郎 先生
2002年11月30日 於 町田高校
このページの内容は講演を聴いて今橋がとったメモをもとにしたものであり、
今橋に原因のある間違いを含んでいる可能性があります。ご承知おきください。


生命科学とは。
生物学ではなく、「総合の学問」である。
「われわれヒトとは何なのか」を調べる学問である。
今日のテーマは「生命の起源」
そもそも、「生命」って何?を決めておかないと話にならない。
・というか、これは生命科学の課題そのものとも言える。
・文明が始まって以来の課題でもある。
・現代の科学では、生命を「進化する分子情報機械」とみなす。
 (分子を部品とし、コンピューターのように情報を扱う機械。しかも進化する。ということ。)
  「進化する」は物理学など斉一説に基づく科学との大きな違い。「いつ、どこで」を意識しないといけない。
…その答えはまだ誰も知らない。「今、こう考えられています」

ソフト

ハード

関連の深い
学問分野

役割

生命情報の保有

情報の処理

成分

遺伝子

細胞、酵素

生物学

実体

核酸(DNA、RNA)

タンパク質

化学

 分析には物理学的な方法を多く用いる

生命起源の研究、3つの方法
●合成的な方法
 ・昔おきたことを再現する。「同じことをやれば同じものができるのでは?」
●分析的な方法
  今あるものを分析して昔の生命を推定する
 ・化石を調べる
 ・現生の生物を調べる


合成的な方法
まず、地球の歴史の話。
・ちりが収縮して太陽系ができた
・マグマオーシャン(1500〜2000℃?)
・一次大気(水素主体)…すぐ散逸
・原始大気(火山ガス類似)
・温度低下→雨→海の誕生(46〜40億年前。詳細な年代は不明)
海ができたぞ、と。生命の話はこれ以降のこと。
オパーリン(1894〜)
1922年、生命の起源学説(「化学進化過程」)

C、H、O、N → 原始大気(メタン、アンモニア等)
            ↓             
          アミノ酸等           
            ↓             
        タンパク質、核酸 → 生命     
(1930年、イギリスのホールデンも同様の説を発表)
でも実験はできない、とみんな思っていた。

ユーリー、ミラー(師弟コンビ) → 実験
  ユーリーは「安定同位元素」を発見した人でもある。
  ミラーは当時21歳の学生

(ミラーの考えた原始大気は偶然オパーリン説と同じだった)
1週間でアミノ酸ができた!
他の人もまねしてやったら、核酸やコアセルベートもできることがわかった。
  コアセルベート、ミクロスフィア、マリグラヌール … 細胞に似た構造体

分析的な方法
化石の研究

微化石micro fossils
最古の化石 35億年前、ノースポール
 現生のらん藻(シアノバクテリアともいう)にそっくり。
   シアノバクテリア …アオミドロの仲間。なので光合成していただろう
              ↓
     もっと単純なのが、もっと前にいたに違いない
 生物炭素(「化学化石」ともいう)
   39億年前のイスア(グリーンランド)の堆積岩
   生物は13Cが嫌いなので、13C/12C比を調べてみる。

 生命地球史
             (同時期)
  海 → 生 → イ → 酸 真 → → → 文
      命   ス   素 核       明
      誕   ア   蓄 生
      生       積 物
    (40億      (20億
     年前?)      年前)
  ← 化学進化 →|←  生 物 進 化  →
  「酸素の蓄積」と「真核生物の登場」は同時期。なにか必然性があってそうなったのだろう。
酸素の利用
 エネルギーの効率がよい
真核生物
 分業(遺伝の場とエネルギーの場)
  ↓
  性(進化の速度アップ) … 十数億年前?
   性ができて多細胞生物ができた。
   真核生物ができたことで性の下地ができた 

原生生物の研究
分子進化学
 木村資生(もとお) 1968年「中立説」
 「タンパク質、核酸の進化は自然選択がかからない」
  =分子進化は時間にのみ比例する
      ↓
   逆に、ATGCの並び方の違いから時間が計れる
      ↓
   化石の残りにくい生物についても系統関係がたどれる
  すべての生物がもっている「リボソーム」にある核酸(RNA)とタンパク質を調べる
   核酸は3〜4種、タンパク質は55種。特にRNAの中の「サブユニット」のRNAがよく使われる

 分子進化学的系統樹
                真核生物
              (ユーカレア)

              \ \|/  /
               \_|/ / ̄
               / |_/
    真正細菌         |     /   古細菌
   (バクテリア)\|     |____/ ̄  (アーキア)
        ___|    /     \_/
        //  \  /       \\
        /    \/
             |              (こんなかんじ)
             |


 ・地球上の生物は3つに大分類される … 現代の分類の常識
 ・系統樹の下の方は「超高熱菌」ばっかり
  =原始生命も熱いところにいたに違いない!!(生命の熱水起源説)
これからの生命科学
宇宙時代
  宇宙ステーションで実験
  火星や木星での生命の可能性の研究 等
岩石中の微生物
  日本とアメリカが中心でやってます