ハクソク

世界を動かす技術を、日本語で。

生化学的プロセスのように見えるものは、地質学の自然な特徴である可能性がある

1日前原文(quantamagazine.org)

概要

  • フランスの研究チームが 無生物の土壌 から長期間にわたり 二酸化炭素排出 を観測
  • 土壌を完全に 殺菌 しても、 呼吸活動 が数年続く現象を確認
  • 生体外での代謝反応 （クエン酸回路など）が土壌で起こる可能性を示唆
  • 生命起源や 非生物的代謝反応 の普遍性について新たな示唆
  • 酵素や金属触媒の役割、 生命と非生命の境界 に関する議論

生命なき土壌の呼吸現象

  • Sébastien Fontaine率いるフランス国立農業・食品・環境研究所の研究チームによる 土壌の炭素排出調査
  • 土壌サンプルを ガンマ線照射 で完全殺菌し、微生物の生命反応を排除
  • 殺菌後も土壌から 二酸化炭素排出が長期間継続
  • 顕微鏡観察で細胞構造は確認されるが、 RNAやDNAは検出されず死細胞 と確認
  • 酵素を添加すると 炭素排出量が急増 し、既存反応の加速が示唆された

科学界の反応と追試

  • 初期の実験結果に対し、 一部の査読者は懐疑的
  • 土壌の完全な無菌性を証明するため、 追加の高線量照射・加圧・加熱 を実施
  • 微生物を意図的に添加すると、 炭素排出が大幅増加 し、無菌サンプルとの違いを確認
  • 長期間にわたり 安定した二酸化炭素排出 が継続

土壌内の非生物的代謝反応

  • 6年間にわたる実験で、 通常土壌とグルコース添加土壌 を比較
  • グルコース添加で 排出量増加、糖分解に似た非生物的反応の存在を示唆
  • クエン酸回路（Krebs cycle）に関わる 中間体分子の検出
  • 特製の 燃料電池を用い、土壌内の電子移動（電流） を観測
  • 酸素消費・炭素排出が 生命活動なしに進行 することを実証

生命起源と非生物的代謝

  • 土壌中の 鉄・アルミニウム酸化物 が触媒として機能しうる可能性
  • 金属触媒による 酵素不要の代謝反応 の理論
  • クエン酸回路のような反応が 生命誕生以前から存在 した可能性
  • 酵素が分解後も 一部触媒機能を保持 する仮説
  • 6年以上にわたる排出観測から、 酵素由来だけでは説明困難 との見解

生命と非生命の境界の再考

  • 生命の定義や 代謝の起源 に対する新たな視点
  • 土壌のような身近な環境でも 生命・非生命の区別が困難 な現象の存在
  • 生命誕生前の 前生物的化学反応 の可能性を探る研究の重要性
  • 「 我々の足元にある土壌 に、生命以前から続く反応が潜んでいる」可能性への着目

Hackerたちの意見

ブルックヘブン国立研究所のガンマフォレストを思い出すな。1961年から1978年まで、セシウム137を使って松林の一部を照射して、どうなるか見てみたんだ。土壌が無菌化されて、ほとんど何も育たなくなって、もう50年近く経つのにね。 https://maps.app.goo.gl/pJYr6qiZnMdVwLJS6 https://www.atlasobscura.com/places/brookhaven-gamma-forest https://www.youtube.com/watch?v=GsuiLxcDuHY&t=925s

└

その近くの円形の道路と線路にGoogleストリートビューがないってことは、あの二車線道路から西に外れるとアクセスが難しいってことかな？

└

ちょっと変だな。周りの森から風で運ばれた非無菌の有機物がそのエリアを再植民地化しない理由は何だろう？

└

ほとんど何も育たなくなって、もう50年近く経つのにね。それはかなり大げさな表現だね。 https://bsapubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.3732/ajb.0800...

└

1967年のドキュメンタリーでは、そこに生えている地衣類や草の塊が強調されている。土壌の生態系は壊滅的な状態になっていて、再生できなかったんだろうね。だから大きな植物、例えば木が戻れなかったんだ。

これはすごいね、もし大量の自由な酸素があればの話だけど、初期の地球には明らかにそれがなかった。細胞の制約なしに嫌気性代謝が起こるかどうかも興味深いね。

└

生化学者たちはそれを100年くらいやってるよ。酵母をたくさん取って、細胞をすり潰して中身を放出させて、細胞の残骸を分けて、発酵速度を測る実験をしてるんだ。

└

そうなんだ、だからUHT牛乳は比較的短い賞味期限があって、微生物がいなくても劣化するんだよ。酵素は細胞膜がなくなった後もずっと働き続けるからね。

└

化学進化（アビオジェネシス）の起源に関する主要な理論は、実際には深海の熱水噴出孔やアルカリ性噴出孔に焦点を当てている。

面白いことに、タイトルを見て友達の博士号を思い出したんだけど、実際にここに載ってるのは彼の研究室で、名前まで出てるんだ。すごいね！

彼は「生命の化学は生命だけのものではない。地質の化学でもある」と付け加えた。ヨーロッパやエンセラダスへのミッションが楽しみだね。何千年も見えない海底で潮汐エネルギーが動いているんだから、面白い化学反応が生まれるに違いない。もしかしたら生命もね。

これは「木は燃える、たとえ木が死んでいても」と言っているようなもので、でももっともっと遅い。非平衡状態（糖や自由なO₂）は生きている生物によって生成されたもので、これはただエネルギー状態が低下するまでの徐々な流れなんだ。CO₂は宇宙では一般的で、生命の兆候では全くない。O₂や糖は珍しい。

└

正直、これが私の考えなんだ。炭水化物や炭化水素は、私たちの大気中でCO2と水に酸化するし、特に暖かい温度では、太陽光みたいなエネルギー源やオゾン、高い酸素濃度のある環境ではすごく早く進む。一般的に、好気的分解みたいな生物学的プロセスの方がずっと効果的だから無視されがちだけど、実際にはまだ起こってるんだよね。

少なくとも10年は、地球化学が生化学や私たちが知っている生命を生み出したと考えられている。これはそのパターンの最新の例のようだ。最も注目すべき例の一つは、地熱プロセスが数十億年安定したエネルギー勾配を生み出すこと（例えば、海底のアルカリ性噴出孔）で、これが本質的に有機化合物を「製造」し、それが自然により複雑な化合物に組み立てられることだ。まるで磁石のレゴブロックのように。私は地球を、計り知れないスケールで計り知れない長い時間、自己相互作用的な化学計算を行うスーパーコンピュータのように考えている。この見方では、地球は約10^38 ops/secのエネルギーを消費する自己修正型検索エンジンで、生命は約10^35 ops/secを代謝、遺伝、生態系の競争、進化的探索に取り込んでいる。適切な生物進化が始まると、いくつかの障害があったものの、その膨大な計算能力を「探索加速器」（前生物地球化学/生化学、複製者、細胞、DNA/RNA/タンパク質システム、ミトコンドリア、性的生殖、多細胞性、神経系、知性/脳、言語/文化、科学/技術、？）を見つけて積み重ねることで、ジュールあたりの探索適応性を高める方向に再配分する傾向があった。

└

ブッダがうなずいている。

└

しかし、地球上には細胞代謝やDNA/RNA複製を示す生命の形は一つしかない。その元の生命体は、地球が生命に適した状態になったときに形成された。3億年以上の間、新しい生命体は私たちが知る限り創造されていない。計り知れない計算が続いているにもかかわらず。

└

でも、何を探しているの？表面的には、生命はエネルギーが下に流れる流れの中の渦のようなものかもしれないね。

└

あなたの考え方、すごく好きだな。

└

"検索アクセラレーター"を積み重ねる ([...]) 私の長期的なやることリストには、非常に保存されたマイクロRNAファミリーを反映した教育的な簡略化された生命の樹を作ることが含まれてる。おそらくHoxクラスターや転写因子ファミリーも含めて、規制の複雑さを予算化しながら拡張・洗練させていく。伝統的なプレゼンテーションは積み重ねを隠しちゃうから、例えば霊長類をただの哺乳類に見せてしまうけど、「そこで何が起こったの？」って感じだよね。

└

「犯罪は報われるが植物学はそうじゃない」といつも言うように…植物学はただの応用地質学だから、基礎的な化学にまで広げるのはそんなに無理じゃないと思うよ。

参考文献を追いかけるつもりはないけど、たぶんタンパク質の質量分析で、まだ酵素があるかどうか分かるはずだよね。

なんか、無機起源の石油を思い出すな。

永遠に横たわることができるものは死なず、奇妙な時代の中でさえ死も死ぬかもしれない。

気候変動否定派はこれを喜ぶだろうね。土壌からのCO2。