生命は宇宙から来たのか？小惑星でDNA構成要素の「完全セット」を発見

404 Mediaのニュースレター「The Abstract」を購読して、今週最も刺激的で驚くべき科学ニュースと研究をお届けします。 月曜日に『Nature Astronomy』誌に掲載された研究によると、科学者たちは小惑星リュウグウの未汚染サンプルから、DNAとRNAの基本構成要素である5種類すべての核酸塩基を発見しました。この発見は、生命の材料が太陽系に豊富に存在し、宇宙から地球にもたらされた可能性を強く示唆するものです。 私たちが知る生命はDNAとRNAによって成り立っており、これらは5種類の化学塩基、すなわちアデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシルから構成されています。研究チームは今回、日本の宇宙探査機「はやぶさ2」が2019年にリュウグウの表面から採取し、翌年に地球へ無事に持ち帰った岩石から、この核酸塩基の「完全セット」を同定しました。 この発見は、NASAのOSIRIS-RExミッションによる別の探査結果を裏付けるものです。OSIRIS-RExは小惑星ベンヌのサンプルを持ち帰り、そこにも5種類すべての核酸塩基が含まれていました。両方の小惑星は同じ「炭素質」（C型）の原始的な炭素豊富な岩石のグループに属していますが、サンプル中の5種類の核酸塩基の比率は異なっています。 これらの発見を総合すると、地球上の生命の起源について理解が深まり、生命が他の場所にも存在する可能性について新たな疑問が提起されます。 「これらの発見は、核酸塩基が炭素質小惑星、ひいては惑星系に広く存在している可能性を示唆しています」と、海洋研究開発機構（JAMSTEC）の博士研究員である古賀俊樹氏は404 Mediaへのメールで述べました。 「これは、生命のための主要な分子材料の一部が普遍的に利用可能である可能性があることを意味します」と彼は付け加えました。「しかし、これは生命そのものが広く存在することを意味するのではなく、生命のための化学的初期材料が以前考えられていたよりも一般的である可能性があるということです。」 地球上での生命の出現、すなわち自然発生は、科学における最大の謎の一つであり続けています。この謎を解明するために、科学者たちはまず、水、アミノ酸、そして私たちの遺伝物質を構成する核酸塩基を含む生命の基本材料が、どのようにして初期の地球にもたらされたのかを解明する必要があります。 はやぶさ2ミッションによってリュウグウから持ち帰られたサンプルから5種類すべての標準的な核酸塩基が検出されたことを描いた「リュウグウ物語」のイラスト。画像提供：JAMSTEC 一般的な仮説の一つは、これらの生物学的構成要素を運ぶ小惑星が、40億年以上前に地球が形成された際に地球に降り注いだというものです。この考えは、オーストラリアのマーチソン隕石やフランスのオルゲイユ隕石など、地球に落下した炭素質小惑星の破片に核酸塩基が存在することによって支持されてきました。 しかし、隕石は宇宙空間にさらされて侵食されるため、また地球に落下した後に地球の物質で汚染される可能性があるため、未汚染の状態ではありません。より清浄なサンプルを得るために、科学者たちは2010年に小惑星イトカワから数ミリグラムの塵の粒子を地球に届けた日本の「はやぶさ」ミッションを皮切りに、複数の宇宙探査機を打ち上げて直接源からサンプルを採取しました。 その後、「はやぶさ2」とOSIRIS-RExはそれぞれの目標天体からさらに大きなサンプルを取得し、リュウグウから5.4グラム、ベンヌから121.6グラムを持ち帰りました。これまでの研究では、両方のサンプルから生命に関連する十数種類のアミノ酸がすでに同定されており、これらの小惑星がかつて氷と水によって変化した証拠も見つかっています。 今回、ベンヌの小石から5種類すべての核酸塩基が発見された後、古賀氏とその同僚たちはリュウグウでも完全セットを発見しました。この発見は、自然発生に関するいわゆる「RNAワールド」モデルに重みを加えるものです。この仮説では、初期の地球生命は自己複製分子としてRNAのみに依存し、後にDNAやタンパク質ベースの生物を含むより複雑なシステムのための生物学的基盤を築いたとされています。リュウグウとベンヌからの地球外サンプルは、これらの初期生命体を構成した核酸塩基の少なくとも一部が宇宙空間から来たという証拠を提供しています。 この結果は「私たちの予想とおおむね一致していましたが、確認できたことは非常にエキサイティングでした」と古賀氏は述べました。「5種類すべての核酸塩基は、マーチソン隕石と小惑星ベンヌのサンプルですでに検出されていました。リュウグウも炭素質小惑星であるため、これらの分子が存在する可能性があると予想しており、完全セットが実際にリュウグウのサンプルに存在することを確認できたことは非常に満足のいくものでした。」 しかし、両方のサンプルに核酸塩基の完全セットが含まれていた一方で、それらの相対的な存在量は異なっていました。例えば、ベンヌはリュウグウよりもピリミジン系核酸塩基（シトシン、チミン、ウラシル）がはるかに豊富ですが、両方ともプリン系核酸塩基（アデニンとグアニン）のレベルはほぼ同程度です。これらの特異性は、これらの天体の遺物上で生命前駆物質を生成した多様な形成過程を示唆しています。 「私たちの結果は、核酸塩基が初期太陽系物質、特に水による変成を経験した原始的な小惑星母天体内で、様々な条件下で形成され得ることを示唆しています」と古賀氏は述べました。「核酸塩基組成とアンモニア存在量の間で観察された関係は、アンモニアの利用可能性などの局所的な化学環境が重要な役割を果たしている可能性があることを示しています。」 「同時に、いくつかの前駆体分子は星間環境でより早く形成された可能性があるため、核酸塩基の形成には複数の段階が関与している可能性があります」と彼は続けました。「さまざまな種類の隕石の分析や、これらの条件をシミュレートする実験室実験を含む将来の研究は、これらの形成経路をより詳細に解明するのに役立つでしょう。」 言い換えれば、これらの分子が宇宙でどのように形成されるかを理解することは、生命が稀な宇宙の偶然なのか、それとも宇宙で普遍的なプロセスなのかという古くからの謎に答えるのに役立つ可能性があります。

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