【簡単】化学進化とは|生命の誕生について解説

【簡単】化学進化とは|生命の誕生について解説

「化学進化って何? 生命はどうやって誕生したの? DNAの起源って? 放射線がDNAに及ぼす影響を知りたい。 生命が隕石から誕生したって本当? 生物学って何だか難しそうだな…」

こういった疑問に物理学修士&経営学修士(MBA)の筆者が答えます。

結論

化学進化とは生物によらない化学反応を通じて、生命に必要なアミノ酸などの分子が生み出されることで、簡単にいうと地球から生命が誕生した現象のことです。詳細は本記事にて解説します。

本記事の参考文献

本記事の内容

化学進化とは

化学進化とは

化学進化とは生物によらない化学反応を通じて、生命に必要なアミノ酸などの分子が生み出されることです。簡単にいうと地球から生命が誕生した現象のことです
アミノ酸や核酸(RNAやDNA)の材料である生化学物質(生物の基になる物質:核酸基など)は、非生物的に合成できることがわかっています。例えば1953年、ハロルド・ユリ―とスタンリー・ミラーは、加熱した水蒸気、水素、メタン、アンモニアを混合して放電を行い、冷却して水に戻すという過程を繰り返すことで、アミノ酸が合成されることを実験で示しました。
現在では「最初の生命は海の中から誕生した」という説は多くの科学者の間で一致しており、特に「熱水噴出孔」が有力候補としてあげられます。熱水噴出孔とはマグマかで温められた熱水が海底から噴き出す場所です。この熱水というエネルギーと、メタンやアンモニアを多く含む環境が生命誕生に最適なのです。

化学進化を起こすには

地球に生命が誕生したような化学進化を起こすには「1.環境が適度に低温」であり、「2.エネルギーの流入がある」といった、熱力学的な条件が整っている必要があります。

1.環境が適度に低温

生化学物質の崩壊

例えば上写真のように、エネルギーの高いショ糖はエネルギー壁がなければ、一瞬のうちにエネルギーの低いブドウ糖と果糖に分解してしまいます。化学進化はこの反応とは逆に、ブドウ糖と果糖からショ糖を合成する反応なのです。もし「①環境が適度に低温」でなければ、ショ糖がエネルギーの壁を超えてブドウ糖と果糖になるように、生化学物質が瞬時に壊れてしまうのです。

2.エネルギーの流入がある

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上写真のように高温のエネルギー源(太陽・マグマ・雷など)からエネルギーの流入がなければ、低エネルギー状態の分子はいつまでたってもエネルギーの壁を超えて、高エネルギー状態の分子になれません。このように化学進化は「低温の環境中ではほとんど存在しないはずの高エネルギー状態にある分子が、自然なプロセスによって増える」ことなのです。ちなみに触媒となる酵素が存在すると、エネルギー障壁の値が小さくなります。生体内では、分泌される酵素の濃度を調整することによって、反応を促進したり抑制したりして いるのです。

化学進化の否定

1969年に、オーストラリアの町マーチソンで、多量の隕石が衝突しました。NASAエイムズ研究所のキ-ス・クヴェンヴォルデン博士らは、その隕石の中にアミノ酸が含まれていることを明らかにしました。従って原子の地球ではなく、隕石によって生命が生まれた可能性や、原子の地球と隕石の両方で生命が生まれた可能性が示唆さるようになりました。

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