日本、マレーシア、英国、ドイツの研究者で構成された国際チームは最近、固体表面に付着した初期の「粘性ゲル」構造が生命の無機化学から有機系への移行に重要な環境を提供した可能性があると考え、生命の起源に関する新たな枠組みを提案した。関連する結果はジャーナル「ChemSystemsChem」に掲載されています。
生命の起源は常に科学において最も困難な謎の 1 つです。地球上の生命が最初に形成された瞬間を直接追跡することは不可能であるため、研究者は化学、物理学、地質学の制約内で合理的なシナリオを構築することしかできません。この研究の共同責任著者で広島大学教授のトニー・Z・ジア氏は、既存の理論の多くは生体分子や生体高分子の機能に焦点を当てているが、研究チームが提案した枠組みは「ゲル」の役割を生命の起源に関する議論の中心に据えていると指摘した。
研究チームは、細胞が出現する前、地球の初期環境の岩石、鉱物、その他の固体表面に多数のゲル状マトリックスが付着していたと仮定する、いわゆる「プレバイオティックゲルファースト」モデルを提案した。これらの粘性のある半固体の構造は、現代の一般的な微生物のバイオフィルムと形態が似ています。ソフトマター化学と現代生物学における関連する発見を組み合わせることで、研究者らは、これらの原始的なゲルが初期の複雑な化学系に必要な空間構造と基本的な機能を提供したと信じています。このようなプレバイオティクスゲルは、局所領域で分子を捕捉して組織化することで、分子の濃縮、選択的保持、環境変化に対する緩衝作用を可能にし、プレバイオティクス化学におけるいくつかの重要な障害を克服できる可能性を秘めています。
このようなゲル環境では、単純な化学システムが原始的な代謝や自己複製と同様の挙動を徐々に進化させ、真の生物学的進化の基礎を築く可能性があります。論文の共著者でマレーシア・ケバンサーン大学宇宙科学センターの研究者であるクハン・チャンドル氏は、これは生命の起源に関する多くのモデルのうちの1つにすぎないが、「ゲル」という要素は関連研究で長い間比較的無視されてきたため、研究チームはさまざまな研究に散在する手がかりを元のゲルを主人公とした一貫した物語に統合しようと試みたと述べた。
この理論は宇宙生物学の分野にも拡張されています。研究者らは、他の惑星や衛星には、地球のバイオフィルムと同様に機能するが、完全に異なる化学成分で構成された「ゲル状フィルム」構造が存在する可能性があると提案している。研究チームはこのタイプの仮説システムを「ゼノフィルム」と呼び、将来の生命検出ミッションは地球型の有機分子の探索に限定されず、化学物質を集中させ、保護し、組織化する能力を備えた表面構造があるかどうかにもっと注意を払う必要があると考えている。この視点は、地球外生命体がどのようなものであるかについて、科学界の想像力をある程度広げました。
次に研究チームは、このモデルを実験室でさらにテストする予定だ。たとえば、単純な化学物質を使用して模擬の初期地球環境条件下で同様のゲル構造を構築し、分子の濃縮、反応促進、「本来の機能」の形成におけるこれらのゲルの具体的な能力を系統的に調べる予定である。この論文の最初の著者の一人であるラモナ・カヌム氏は、この研究が「プレバイオゲルファースト」モデル自体の実験的検証を促進するだけでなく、より多くの学者に、まだ完全に調査されていない生命の起源に関するアイデアを再検討するよう促すことになるとの期待を表明した。
この研究は、リーズ大学の移動研究基金、アレクサンダー・フォン・フンボルト財団、日本学術振興会、みずほ科学振興財団などの支援を受けたと報告されている。論文のタイトルは「生命のゆりかごとしてのプレバイオティクスゲル」で、2025年11月19日に正式に出版される予定だ。
/ScitechDaily から編集