科学
どのようなものかよくわからないときに、どうやって検索すればいいのでしょうか…
モノ湖のヒ素濃度が高いにもかかわらず、細菌は繁殖している。写真提供：ルイーズ・R・ハウ
地球上の生命が、鉱山の底から乾ききった火山の頂上まで、あらゆる場所でかろうじて生き延びているという驚くべき成功の欠点の一つは、すべてが同じような外見をしていることです。例えば、深海の噴出孔で繁栄する生物は、何らかの独特な、異質な生物学的特徴を必要としているのではないかと考えるかもしれません。しかし、そうではありません。私たちが知る地球上の生命はすべて、基本的な生化学的レベルではほぼ同じように見えます。研究者が、ある形態の生物学において、他にどのような化学反応が機能するかを考えようとするとき、彼らは一つの例から出発します。
長年、火星の表面に時折探査機が送り込まれる程度で、これはそれほど大きな問題ではありませんでした。しかし現在、木星の衛星を探査し、太陽系外惑星を直接観測する計画が進められており、ケプラー計画の打ち上げ成功により、今後数年間で私たちが認識している太陽系外惑星の数は劇的に増加すると予想されています。こうした状況から、科学者たちは、私たちがよく知っている生命体とは異なる生命を発見する方法を見つけ出すというプレッシャーにさらされています。今年のアメリカ科学振興協会（AAS）の会議では、奇妙な生命、つまり私たちの地球とは異なる生命をテーマにしたセッションが行われました。
ワシントン大学の海洋学者ジョン・バロス氏は、遠方の惑星の観測から求められるような間接的な生命の検出の可能性について考察しました。彼は、生命の存在には何らかのプレートテクトニクスが不可欠であると主張しました。プレートテクトニクスは、多様な潜在的エネルギー源を提供するだけでなく、地球上の多くの生化学反応に不可欠な様々な元素を循環させているからです。私たちは、地殻変動が活発な地域で生成される化学物質の種類をある程度把握しており、大気中のスペクトル特性からそれらを特定できる可能性があります。
バロス氏はまた、生命が誕生してから約40億年が経つ間、生きているということは細菌でいることを意味し、海洋化学や大気組成といった要因によって、特定の代謝が優勢だった時期もあったと主張した。多くの場合、繁栄した生物は特定の色素によって繁栄し、それが地球の色にも影響を与えたと彼は考えている。地球は最初は赤く、その後紫色になり、そして緑色になったと彼は語った。また、生物発光も重要な役割を担っている可能性を示唆した。今日の多様な海洋においても、衛星がインド洋で「コネチカット州ほどの大きさ」の生物発光生物の大量発生を捉えているという。
私たちは、既に私たちが知っている生命を認識するツールを使ってサンプルを検査する傾向があります。もしそこに何か他のものがあったら、見逃してしまうでしょう。
アリゾナ州立大学のポール・デイヴィス氏は講演を行い、地球外生命体に接近できるとしたら、私たちは何を探すべきか、地球上でどのように識別できるかといった点について考察しました。講演は、地球上に奇妙な生命体が存在することを示唆していると広く誤解されていました。デイヴィス氏は実際には、ある仮説を扱っていました。地球上に生化学的に異なる生命体が存在すると仮定した場合、私たちはどのようにしてそれを認識できるのでしょうか？
極限環境から生物のサンプルを入手するのは簡単だ。デイヴィス氏はそのプロセスを「恐ろしい場所の希望リストを作り、そこに行って、何か生きているものがあるかどうか確かめる」と表現した。しかし、私たちはそれらのサンプルを実際に培養するのが苦手だ。そのため、私たちは既存の生命体を認識するツールを使ってサンプルを検査する傾向がある。もしそこに何か他のものがいたら、見逃してしまうだろう。そこでデイヴィス氏は、奇妙な何かが成長できる可能性のあるいくつかの方法を検討した。
残念ながら、これまでのところ、これらの実験は、私たち自身の生命の特異な形態を育むことを許したに過ぎません。例えば、彼は培養条件の設定を試み、存在するすべての分子が、生命が用いるものとは逆のキラリティー（左利きと右利きに相当する分子）を持つようにしました。すると、逆キラリティーを持つ生物ではなく、培養栄養素のキラリティーを反転させる酵素を持つ生物が得られました。同様に、天然ヒ素濃度の高いカリフォルニアの湖を調査した際には、ヒ素によって死滅するどころか、ヒ素を代謝のごく一部に取り込んでいる生物を発見しました。「生物がヒ素をどう扱うかを説明する最良の方法は、彼らはヒ素を吸うだけで、吸い込むわけではないということです」とデイヴィス氏は言います。
セッションは、スティーブ・ベナー氏による全体像を考察する講演で締めくくられました。ベナー氏は、生命の特性に関する理論はある程度確立されているものの（細胞説、遺伝子説、進化論など）、生命の探求を体系づける包括的な生命理論は存在しないと述べました。理論は検証可能な結果をもたらすため、生命の探求を体系づけるのに役立つとベナー氏は主張し、それによって現象を間接的に観察することが可能になると述べました。つまり、重力を理解するために実際の重力波を探す必要はなく、傾斜面をボールを転がせばよいのです。
彼は、生命理論に関する科学的コンセンサスの欠如が、いくつかの混乱した結果につながったいくつかの点について説明した。バイキング着陸船と共に送り込まれた、火星生命探査の最初の試みは、代謝に焦点を当てたものでした。それらはすべて陽性反応を示しましたが、私たちはそれが生命の兆候だとは考えていません。なぜなら、紫外線が触媒反応を引き起こし、陽性反応をもたらす可能性があると指摘されたからです。ベナー氏の言葉を借りれば、テストの基準からすると、自動車には代謝があるのです。奇妙なことに、テストを設計した人物は紫外線触媒反応について知っていたことが判明しました。しかし、理論がなかったため、「知ってはいたものの、建設的に知っていたわけではない」のです。
ベナー氏はまた、火星起源の隕石に微化石が含まれている可能性についての議論についても論じた。この議論は、隕石が小さすぎて重要なタンパク質を含むことができないという理由で却下された。例えば、隕石1つに収まるリボソームはわずか6個程度だ。しかし、これは本質的にタンパク質に基づく生命理論であり、地球上の生命に先立つRNAワールドの可能性に焦点を当てていることを考えると、ベナー氏は奇妙だと感じている。
しかし今のところ、ベナー氏は自身を満足させる理論を導き出せていない。ましてや、この分野の他の研究者を納得させる理論などない。彼が唯一確信しているのは、進化がその一部となるということだ。彼曰く、「前生命体物質を単独で存在させればタールになるが、ダーウィンの進化論の存在下で存在させれば赤ん坊が生まれる」。つまり、ある程度、理論を焦点化する一つの方法は、どのような化学反応が進化を可能にするのかを解明することだろう。ベナー氏の研究室は既に、DNAに非標準的な塩基を置換してもランダムな突然変異が通常通り機能することを実証している。つまり、DNAの枠を超えた進化について考える時が来ているのかもしれない。
パネルが具体的な回答をほとんど提供しなかったという事実にもかかわらず、含まれていた質問は非常に興味深いものであったため、聴衆の中でがっかりした人はほとんどいなかったようです。
ジョンはArs Technicaの科学編集者です。コロンビア大学で生化学の学士号、カリフォルニア大学バークレー校で分子細胞生物学の博士号を取得しています。キーボードから離れている時は、自転車に乗ったり、ハイキングブーツを履いて景色の良い場所に出かけたりしています。
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