生命誕生の鍵を握る化合物を発見(米研究)

science_technology 2017/11/17
Credit: stocksnap

米国スクリプス研究所(TSRI: The Scripps Research Institute)の化学者が、地球生命誕生の鍵を握る化合物を発見しました。

原始生命体の主成分は、遺伝情報を蓄える短鎖ヌクレオチド、細胞の主な働きを担う短鎖アミノ酸(ペプチド)、細胞壁の膜構造を作る脂質の3つであり、これらの合成に欠かせないのがリン酸化反応です。そして以前までは、そのリン酸化因子が、それら主成分を同条件下で一括して生成するものとして、初期の地球に存在したと考えられていました。ただしこのリン酸化因子自体は、発見されていません。

しかしTSRIの化学者が、これに当たる物質としてジアミドリン酸塩(DAP: diamidophosphate)という化合物を確認しました。

Phosphorylation, oligomerization and self-assembly in water under potential prebiotic conditions / Nature Chemistry
https://www.nature.com/articles/nchem.2878

生命の3つの主成分を自発的に発生させるDAP

「(原始の地球において)、オリゴヌクレオチドやオリゴペプチド、そしてそれらを包囲する細胞様形態が全て同じ場所に生成された要因はリン酸化反応にあるというのが、我々の提言です」と言うのは、研究論文の上席著者ラマナラヤナン・クリシュナムルティ(TSRI化学准教授)です。

「そして、このリン酸化反応が次に新たな化学反応をもたらし、そこに、細胞ベースの最初の原始生命体の生まれる可能性が潜んでいたと見ています」。

研究者はこれまで、初期地球で生命前分子のリン酸化を可能にすると考えられる様々な化学反応について説明してきました。しかしそこでは、多様かつ通常は考えにくい反応環境や、多種の分子に対応する多様なリン酸化因子を想定してしまっていました。

「そのようにあまりに多様な数々の化学作用が同じ場所でどう結合し、最初の原始生命体を生み出したかは、なかなか想像できないものでした」とクリシュナムルティは言います。

そこで、彼とそのチーム(共同筆頭著者兼TSRI博士研究員を複数含む)が最初に示したのは、DAPがRNAの構成要素である4つのヌクレオシドを、広範な温度・条件下の水中やペースト内でリン酸化させることが可能だということでした。

そして、初期地球にも存在したと考えられる単純有機化合物であるイミダゾールの触媒を加えると、DAPはその作用により、リン酸化された4要素をRNA状の短鎖にして発現させたのです。

DAPのリン酸化反応は、あらゆる細胞の代謝サイクルの諸反応に近似

クリシュナムルティのチームは以前、DAPが様々な単糖を効率よくリン酸化できるため、原始生命体に関わる含リン炭水化物の生成に寄与しうることを示していました。そして、その新たな研究では、DAPが生命の起源において更に中心的な役割を担っていた可能性を示唆しています。

「DAPは、まるでシンデレラに出てくる妖精のゴッドマザーのようです。魔法の杖を振ればパッ・パッ・パッというように、全ての単純なことが複雑で興味深いものに変わってゆくのです」とクリシュナムルティは感嘆します。

地球生命の誕生におけるDAPの重要性は、実際そこから数十億年も経っているため、証明が困難でした。しかし、クリシュナムルティは、その諸成分の化学反応の鍵になる特性が現代生物学にも見られることに気づいたのです。

「DAPによるリン酸化反応は、リン-窒素結合の破損を経た諸条件下で行われます。これは、現生命体にもあちこちで生起するプロテインキナーゼの場合と同様です」とクリシュナムルティは説明します。「また、DAPのリン酸化反応は、あらゆる細胞の代謝サイクルに見られる諸反応に近似してもいます」。

クリシュナムルティは現在、このような先例や手掛りを追跡するべく、初期地球を研究する地球化学者と共にチームを結成しました。そうして、DAPの源になりうる物質や、それに似た振舞をして生命発生前の地球にも存在したリン窒素化合物を特定しようとしています。

「初期地球には、そのようなリン窒素化合物をそれに適した条件下で発生させた無機物が存在していたかもしれません」と彼は言います。「天文学者の発見により、星間空間のガスや塵の中にリン窒素化合物の存在することが明らかになっています。したがって、そのような化合物が初期地球にも存在し、生命を作る複合分子の出現に一役買っていたことは、確かな説得性を持っているのです」。

 

「生命を作ること」は某錬金術漫画では最大禁忌だったわけですが、もしかしたらそう遠くない未来、現実でも可能になる日が来るのかもしれません。

 

via: phys.org, iflscience.com / translated by 羽鳥浩太郎 / edited by maxim

 

関連記事

生命の宇宙起源説に新展開! 宇宙環境のシミュレーションで有機化合物が発生

魂が宿る!?ロボットに虫の神経回路を移植して動かすことに成功

SHARE

science_technologyの関連記事

RELATED ARTICLE