東工大地球生命研究所の藤島皓介さんは、宇宙生物学者として、土星の衛星エンケラドス探査の準備を進めている。
地球の生命の起源の話をさんざんしてきたけれど、ここではもう素直に、藤島さんのことを宇宙の研究者だと考えてよい。
では、生物の専門家である藤島さんが、このような宇宙探査計画で担当する部分はどんなことだろう。
「二つあります。第一に、エンケラドスで何をどれほどの精度で見つけられたら生命がいると言えるかという疑問に答えなくてはなりません。そして、第二に、サンプルの捕集とその後の分析をどうすれば成功させられるかです。複数の軌道計画をトレードオフした結果、現在のベースライン案では、エンケラドスの周回軌道に入らずに、エンケラドスの近くを『フライバイ』、つまり通り過ぎます。このとき探査機とプリュームの間には秒速4キロ以上の相対速度があるため、エンケラドスの海の底から宇宙空間に放出された微粒子に含まれているだろう有機物を、そうした超高速な衝突を経ても、いかに壊さずに捕まえて地球に持ち帰るか、あるいは探査機の中で、その場で有機物を微粒子から抽出、分離、分析できるようにするかということに挑戦しています」
まずは第一の担当について。どんなものを見つけたら、エンケラドスに生命がいると言えるのか。これが分からないと探査計画自体が成立しない。藤島さんの見解が問われるところだ。
「今、考えている生命徴候の候補は、実はペプチドなんです。その理由は、まず、その材料になるアミノ酸が宇宙において普遍的に存在している生命関連物質だからです。遠くの天体のガスの中にもあることが分かっているし、炭素質隕石の中からも見つかっています。比較的、単純な分子なので、例えば星間雲を模したガスや塵（ちり）に放射線を当てると、アミノ酸の前駆体ができることも実験的に分かっています。そして、アミノ酸はつながって『紐』、ペプチドやタンパク質になることで、さまざまな形状をとれます。ある種の金属と非常に親和性が高くて、電子伝達、酸化還元反応に使えたり、あるいは化学反応の触媒になるような分子にもなり得ます。ですから、アミノ酸がつながった短いタンパク質、ペプチドをまずは見つけようとしています」
タンパク質が鉱物を取り込んで、酸化還元反応を担うことについては、この連載の第3回を参照のこと。
ただし、ペプチドがあったからといって、即座に生命発見！ とはいえないだろう。というのも、ペプチド自体は、非生命的な化学反応でも生まれるからだ。生命由来のものと非生命的な反応に由来するものをどう見分けるのだろうか。
「実は、慶應で当時修士学生だった高萩航くん（現在、東大の博士課程）が、エンケラドスの模擬熱水−岩石反応を再現したときに、そこにアミノ酸を入れるとつながってペプチドになるかという実験をやりました。すでに学会でも発表したのですが、結論を言いますと、つながります。2つのアミノ酸がつながったペプチドができます。なぜこの実験をやったかというと、エンケラドスの環境でペプチドが見つかったとして、それが生命の存在を示すものなのかどうか判別したいわけです。そのためには、まず生命反応を全く介さない、ただの岩石上での触媒反応でできるペプチドのセットを知っておけば、実際に行った時に答え合わせができますよね。そして、答え合わせをしたときに、ちょっと待てよ、なぜかできるはずのないアミノ酸があって、かつそれが鎖になってつながっている、となれば、要は惑星科学的には説明できない何らかの、恐らく地球外生化学的な反応が起きている可能性が高いわけです」
続きはソースで
ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/web/19/022100005/022600008/
地球の生命の起源の話をさんざんしてきたけれど、ここではもう素直に、藤島さんのことを宇宙の研究者だと考えてよい。
では、生物の専門家である藤島さんが、このような宇宙探査計画で担当する部分はどんなことだろう。
「二つあります。第一に、エンケラドスで何をどれほどの精度で見つけられたら生命がいると言えるかという疑問に答えなくてはなりません。そして、第二に、サンプルの捕集とその後の分析をどうすれば成功させられるかです。複数の軌道計画をトレードオフした結果、現在のベースライン案では、エンケラドスの周回軌道に入らずに、エンケラドスの近くを『フライバイ』、つまり通り過ぎます。このとき探査機とプリュームの間には秒速4キロ以上の相対速度があるため、エンケラドスの海の底から宇宙空間に放出された微粒子に含まれているだろう有機物を、そうした超高速な衝突を経ても、いかに壊さずに捕まえて地球に持ち帰るか、あるいは探査機の中で、その場で有機物を微粒子から抽出、分離、分析できるようにするかということに挑戦しています」
まずは第一の担当について。どんなものを見つけたら、エンケラドスに生命がいると言えるのか。これが分からないと探査計画自体が成立しない。藤島さんの見解が問われるところだ。
「今、考えている生命徴候の候補は、実はペプチドなんです。その理由は、まず、その材料になるアミノ酸が宇宙において普遍的に存在している生命関連物質だからです。遠くの天体のガスの中にもあることが分かっているし、炭素質隕石の中からも見つかっています。比較的、単純な分子なので、例えば星間雲を模したガスや塵（ちり）に放射線を当てると、アミノ酸の前駆体ができることも実験的に分かっています。そして、アミノ酸はつながって『紐』、ペプチドやタンパク質になることで、さまざまな形状をとれます。ある種の金属と非常に親和性が高くて、電子伝達、酸化還元反応に使えたり、あるいは化学反応の触媒になるような分子にもなり得ます。ですから、アミノ酸がつながった短いタンパク質、ペプチドをまずは見つけようとしています」
タンパク質が鉱物を取り込んで、酸化還元反応を担うことについては、この連載の第3回を参照のこと。
ただし、ペプチドがあったからといって、即座に生命発見！ とはいえないだろう。というのも、ペプチド自体は、非生命的な化学反応でも生まれるからだ。生命由来のものと非生命的な反応に由来するものをどう見分けるのだろうか。
「実は、慶應で当時修士学生だった高萩航くん（現在、東大の博士課程）が、エンケラドスの模擬熱水−岩石反応を再現したときに、そこにアミノ酸を入れるとつながってペプチドになるかという実験をやりました。すでに学会でも発表したのですが、結論を言いますと、つながります。2つのアミノ酸がつながったペプチドができます。なぜこの実験をやったかというと、エンケラドスの環境でペプチドが見つかったとして、それが生命の存在を示すものなのかどうか判別したいわけです。そのためには、まず生命反応を全く介さない、ただの岩石上での触媒反応でできるペプチドのセットを知っておけば、実際に行った時に答え合わせができますよね。そして、答え合わせをしたときに、ちょっと待てよ、なぜかできるはずのないアミノ酸があって、かつそれが鎖になってつながっている、となれば、要は惑星科学的には説明できない何らかの、恐らく地球外生化学的な反応が起きている可能性が高いわけです」
続きはソースで
ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/web/19/022100005/022600008/