6,739 文字
ご存知でしたか？私たちの多くは最大4％のDNAをネアンデルタール人から受け継いでいます。そして私たち全員が宇宙からのDNAを持っているかもしれません。冗談ではありません。少なくとも、あなたのDNAのコーディングシステムを定義した生化学は地球外で発生した可能性があり、おそらく地球が存在する前からあったのかもしれません。
始める前に、Space Timeの10周年を記念する新しいグッズがメルチストアに登場したことをお知らせします。限定版の10周年記念デザインと、クラシックなロゴグッズがあります。このギアを持つことは、あなたを信じられないほどクールにするだけでなく、私たちが次の10年も続けるのを助けてくれます。
生命は私たちの宇宙で起こった最もクールなことです。地球以外の場所でも生命が発生したかどうかを知ることができれば素晴らしいでしょう。少なくとも、私たちが自己絶滅と戯れながらどれほどひどく失敗しているかを知るためにも。しかし、私たちは他の世界からの生命の信頼できる証拠を見つけただけでなく、地球上でどのように始まったかについてもほんの少ししか知りません。そのため、外の宇宙で何が起きているかについて多くを語ることは難しいのです。
しかし、地球上の生命がどれだけ早く始まったかという励みになる詳細があります。最古の化石は、地球が初期の溶融地獄のような段階から冷却し始めてからわずか数億年以内のものです。そして、より暫定的なバイオシグネチャーをいくつか信じるなら、それはもっと早い可能性もあります。実際、地球上での生命の開始はとても早かったため、自然選択だけでは素の元素から最初の単細胞生命体までの道のりを進むための時間が足りなかったと主張する人もいます。
この困難さから、一部の科学者はパンスペルミア説を提案しました。この考えでは、生命は地球上で始まったのではなく、非常に単純でおそらく非常に頑健な単純な生物の形で地球にやってきたというものです。これは面白い話で、以前にも取り上げましたが、証拠に支えられておらず、一般的にはあまり可能性が高いとは考えられていません。
しかし、中間の道があります。おそらく生命は宇宙で始まったわけではありませんが、その構成要素は宇宙で始まったかもしれません。擬似パンスペルミア説とは、アビオジェネシス（生命の形成）に不可欠な複雑な分子の多くが地球上で形成されたのではなく、宇宙の奥深くで、場合によっては地球自体の形成よりもずっと前に形成されたという考えです。
もしこれらが地球の初期の年に降り注いだなら、分子の祖先は最初の細胞への道のりの多くのステップをスキップすることができたでしょう。擬似パンスペルミア説の証拠はかなり強力です。そして、その中で最も説得力のある証拠がOSIRIS-RExミッションの安全な帰還によって得られたばかりです。しかしその結果に入る前に、最初の生命の形成について私たちが知っているわずかなことを振り返ってみましょう。
私たちが知っている生命は、主に核酸、タンパク質、脂質、炭水化物からなる有機分子の複雑な相互作用に基づいています。あなたの体では、これらが協力して現代の真核細胞の複雑な機械を形成しています。もちろん、最初の生命ははるかに単純で、生命の前駆体はさらに単純でした。例えば、RNAワールド仮説における自己複製RNAなどです。
しかし、非生物的な化学物質がどうやってRNAのような複雑なものに至ったのでしょうか？非常に大まかに言えば、シンプルな元素が有機分子に結合し、それらが結合と再結合を繰り返す、エネルギーと化学物質が豊富な原始のスープのようなものを想像してください。そこで自然の実験室が初めて自己触媒そして自己複製分子に偶然たどり着くまで試行錯誤が続きました。
有機分子から複雑な自己複製RNAへのステップは、最近の進歩があっても依然として謎めいています。しかしRNA以前の物語の部分については？それが可能だと数十年前から知られています。1952年、科学者のペアが初期の地球の条件を再現しようとしました。水素、メタン、アンモニアの大気中に液体の水「海」が蒸発する状況です。
原始の雷を模した電気火花が一連の反応を引き起こし、最終的には5つのアミノ酸（タンパク質の構成要素）を含むさまざまな有機化合物が生成されました。これが有名なミラー・ユーリー実験であり、生命の種がどのように形成されたかについての最初のヒントでした。
この実験は現在、さまざまな方法で繰り返され、適切な原材料、水性環境、そしてエネルギー勾配があれば、アミノ酸が自然に形成されることがわかっています。アミノ酸が形成される見かけの容易さは、これらの有機分子がどれほど普遍的なものなのか、地球だけでなく宇宙全体でどうなのかを科学者に疑問を抱かせました。例えば、最初に私たちの地球を形作り、そして恐らく生命の前駆体を植え付けた岩と氷の塊の中に。
宇宙の岩が有機化合物で満たされているという最初の証拠の一つは、1969年にオーストラリアに落下したマーチソン隕石でした。これは炭素質コンドライト隕石で、主に炭素、粘土鉱物、水で構成されています。しかし、それは地球では一般的に見られないものを含む90以上の異なるアミノ酸、DNAとRNAの重要な構成要素であるプリンとピリミジンのヌクレオチド塩基、そして他の有機分子を含んでいることも発見されました。
炭素年代測定によると、マーチソンは約70億年前のもので、太陽よりも20億年ほど古いとされており、複雑な有機化学は地球上に生命が現れるずっと前から宇宙で発生していたことを意味します。
マーチソン隕石で発見された分子の起源については100％確実とは言い難いです。なぜなら、その岩は既に生命に満ちていることが分かっている地球と接触していたからです。しかし、隕石内のアミノ酸には、地球上で一般的に見られるものとは異なる特徴がありました。それらは左手型と右手型の両方のバリエーション、つまり両方のキラリティ、両方の鏡像反射があったのです。
しかし、地球の生命によって生成されるすべてのアミノ酸は左手型です。これは35億から40億年前に、すべての生命の最初の共通DNAまたはRNAの祖先がその大きな分子戦争に勝利して以来、固定されたキラリティです。マーチソン隕石に両方のキラリティが存在することは、これらのアミノ酸が非生物的起源を持っていることを示しており、生命以前の形成を支持しています。
かなり説得力がありますが、地球上の生命からの交差汚染がないことを確認する最良の方法は、宇宙から直接サンプルを入手することです。そしてこれを行うためにいくつかの信じられないほどの努力がなされてきました。NASAのスターダストミッションは、彗星ワイルド2のコマからサンプルを収集し、地球に返しました。日本宇宙機構は小惑星に着陸してサンプルを持ち帰った最初の機関でした。実際に、はやぶさとはやぶさ2で2回行いました。そしてESAのロゼッタミッションは彗星にランダーを送り、現地でサンプルを分析した最初のミッションでした。これらおよび他のミッションにより、宇宙の岩には有機化合物が豊富に存在することが示されています。
しかし、この前生物的な生化学がどこまで宇宙で進化できるのでしょうか？擬似パンスペルミア説は地球上の生命にどれだけの先行スタートを与えたのでしょうか？そのいくつかは現在、NASAのOSIRIS-RExミッションによって回答されました。私たちの長い伝統である扱いにくい科学の頭字語で、これはOrigins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorerの略です。
宇宙船は2016年に打ち上げられ、ベンヌという名前の小惑星を目指しました。ベンヌは直径約500メートルの、ごく普通の炭素質小惑星です。それはアポロ群の一部です。これは地球の軌道と交差する軌道を持つ20,000以上の小惑星のコレクションです。
つまり、それらは時々私たちの惑星に衝突することもあります。2013年にチェリャビンスク上空で爆発したものなどです。あるいは2024 YR4のように、2032年に地球に衝突する可能性がごくわずかなものもあります。ベンヌは私たちに衝突する差し迫った可能性はありませんが、約6年ごとに地球から約300,000km（地球の直径の24倍）の接近を行います。
これらの潜在的に破滅的な隣人の利点は、訪問がかなり簡単だということです。OSIRIS-RExはそれを行いました。最初に地球を周回し、その後急いで小惑星に追いつき、周回しました。数年間の観測と分析の後、適切な着陸地点が特定され、宇宙船は着陸しました。サンプルが収集され、ベンヌの実に情けない重力場から簡単に脱出しました。
OSIRIS-RExは地球の太陽軌道に再び合流し、2023年9月にサンプルカプセルを私たちの大気中に落としました。そして、それらすべての後、カプセルのパラシュートは失敗しました。一つ目のパラシュートが失敗したのです。二つ目は正常に開き、カプセルはユタ州の目標地点にぴったり着地しました。
それ以来、科学者たちはサンプルの分析に懸命に取り組んでおり、調査結果の最初の結果は今年の1月にようやく発表されました。それで、何が発見されたのでしょうか？サンプルの中で最も興奮する発見の中には、DNAとRNAのコードとして機能する5つの核塩基すべてがあります。同じ宇宙の岩で5つすべてを発見したのはこれが初めてです。サンプルにはまた、地球上の生命がタンパク質を作るために利用する20のアミノ酸のうち14が含まれていました。
これらのアミノ酸はマーチソンの分子と同様に、左手型と右手型の両方のキラリティを持っています。ベンヌのサンプルにはさまざまな他の興味深い化合物も含まれており、驚くほど豊富なアンモニア—マーチソン隕石の12倍高い—も含まれています。不思議なことに、ベンヌは純粋なアンモニアを保存するには太陽に近すぎる軌道を持っているため、その豊富さはより冷たい、より遠い起源を示唆しています。しかし、それについては後ほど詳しく。
最も興奮する発見の一つは、塩水がゆっくりと蒸発するときに形成されることがわかっている11の異なる鉱物でした。つまり、ベンヌ、あるいはそれを形成した物質は、かつて水性の塩辛い環境にあったということです。実際、ベンヌの形成における水の役割を示す多くの兆候がありました。
その鉱物は地球上で発見された水変質隕石のほとんどと一致するだけでなく、JAXAによって小惑星から収集されたサンプルとも一致します。しかし、ほとんどの隕石サンプルとは異なり、ベンヌにはナトリウムが豊富な塩が含まれており、これは隕石では珍しいものです。カリフォルニア州のサールズ湖のような同様の塩は地球上でも見られ、ベンヌにはかつてナトリウムが豊富な水のポケットが含まれていたことを確認しています。
しかし通常、隕石にはナトリウムが豊富な塩は見つかりません。なぜなら、それらは私たちの大気と強く反応するからです。しかし、ベンヌのサンプルは純粋な窒素中に保存されていたため、分析のための完璧な塩のセットを維持していました。
この分析により、この小惑星の可能性のある起源を再構築することができました。そしてその起源は、おそらく初期の太陽系に存在していた水が豊富な世界であり、それは時間とともに破壊されてしまいました。
45億年前、木星の軌道を超えた初期の太陽系の氷に覆われた縁に戻ってみましょう。遠く離れた原始惑星が岩、金属、凍った水の混合物から形成されました。古代の超新星で作られた放射性元素が内部で崩壊するにつれて、熱によって氷の一部が溶け、鉱物が豊富な貯水池が作られました。これらの古代の水はアンモニアとホルムアルデヒドと相互作用し、複雑な有機分子の形成を引き起こしました。水が最終的に蒸発すると、塩水由来の鉱物の脈が残されます。しかし、この原始惑星は運命が尽きます。
完全な惑星に成長する前に、破滅的な衝突が起こり—おそらく別の同様の天体との衝突—破片が宇宙に散らばります。そしてベンヌと他の多くの小惑星はこの破片から自分自身を引き寄せました。さまよう巨大ガス惑星を持つ不安定な初期の太陽系では、ベンヌの軌道もさまよう運命にありました。最終的には内部太陽系の惑星の危険なほど近い軌道に落ち着きました。その惑星はゆっくりと青緑色に変わり、そして夜の灯りで瞬き、そしてOSIRIS-RExという名前の金属とシリコンの小さな訪問者を送りました。
少なくとも、これが私たちが持ち帰ったベンヌの断片に基づいて最も可能性の高いストーリーのようです。そしてベンヌが私たちが発見した有機化合物の多様性を持っているならば、多くの小惑星も、そしておそらく彗星も同様です。これらの多くは初期の地球に降り注ぎました—今日よりもはるかに多く。実際、それらは地球の構成要素の一種です。
私が言ったように、擬似パンスペルミア説—生命の化学が宇宙分子から先行スタートを得たという考え—はかなりよく支持されています。しかし、これは他の場所での生命の可能性について何か教えてくれるのでしょうか？私たちは、有機化合物が豊富に含まれた水の世界が存在し、アミノ酸さらにはヌクレオチドまで含んでいたことをかなり確信することができます。シンプルな生命が多くの場所で形成されないと想像することはますます難しくなっています。
しかしDNAとRNAのコーディング核塩基の観察は、何か非常に深遠なことを私たちに教えてくれるかもしれません。もしすべての惑星が同様の化学カクテルで始まるなら、おそらくどこでも生命に至る非常に狭い道があるのかもしれません。それはDNAのような分子を含む道です。地球の生命をコードするシステム—あなた自身のDNAを含む—は宇宙外の生化学によって設定されたのかもしれません。
OSIRIS-RExはどうなったのでしょうか？サンプルを届けましたが、冒険を続けるために外に留まりました。NASAはそれをOSIRIS-APEXと改名し、現在は小惑星アポフィスと遭遇する準備をしています。今回のミッションは主に生命の起源を発見することではなく、その絶滅を防ぐことを助けることです。アポフィスは最も危険なアポロ小惑星の一つです。
2036年に地球に衝突する可能性がごくわずかにあります。OSIRIS-APEXは2029年の地球との接近遭遇中に小惑星に起こるあらゆる変化を研究します。これによりアポフィスをより正確に追跡することができるでしょう。また、これらの接近遭遇についてより多くを教えてくれ、おそらく将来の巨大な衝突を回避することができるでしょう。
ありがとう、小さな仲間よ。私たちを見守ってくれて、そして原始惑星の、おそらく太陽系以前の時空間における私たちの化学的起源を探る手助けをしてくれて。
CyberGhost VPNのPBSへのサポートに感謝します。セキュアにウェブを閲覧したいなら、CyberGhost VPNは特に公共のWiFiを使用する際、あなたのオンライン活動を安全でプライベートに保つように設計されています。オンラインプライバシーが難しいこと、そして多くのブラウザの「プライベート」モードが人々が考えるほど「プライベート」ではないかもしれないことを彼らは知っています。ブラウジングを始める前にオンにするだけで、100カ国以上に安全なサーバーを持つCyberGhost VPNは、ISP、職場、ウェブサイトがあなたを追跡するのを防ぐためにすべてのトラフィックを暗号化し、リルーティングします。彼らは、ほとんどのお客様のニーズを満たすように設計されたサービスで、オンラインでのプライバシーとセキュリティを確保するのを助けます。
さらに、世界中で3,800万人以上のユーザーを持つ彼らは、あなたの情報を暗号化し、IPを隠し、オンラインアイデンティティを匿名に保つことに取り組んでいます。説明欄のリンクを使用して、サービスの追加4ヶ月と83％の割引を取得し、24時間年中無休のカスタマーサポートで、必要な場合はいつでもヘルプを受けられます。説明欄のリンクをクリックして、CyberGhost VPNについて詳しく学びましょう。
コメント