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隕石衝突が生命の起源?地学研究者が見つけた有機物誕生のストーリー

地学と分子生物学。一見、縁が遠そうな2つの学問の間に、人類最大の謎を解き明かすヒントがあった。生命に不可欠である有機物はどのようにして生まれたのか。その解明に心血を注ぐ、東北大学大学院 理学研究科地学専攻 古川 善博 准教授に話を伺った。

隕石の衝撃が生命の材料を生んだ?

誕生から間もない太古の地球。そこは二酸化炭素と窒素に満ちた灼熱が支配する世界で、巨大隕石や小惑星がたびたび衝突し、莫大なエネルギーを放出。そのたびに海はたけり狂い、地表を洗いつくした。

一見、生命とは無縁の死の世界。だが、その過酷な環境こそが実は生命のゆりかごだったとする説がいま力を帯びている。

「そのころ地球に存在していたのは水、アンモニア、二酸化炭素などの無機化合物ばかり。しかし生命のパーツとなるアミノ酸やDNA、RNAを構成する核酸塩基はいずれも有機物です。これがどうやって生まれたのか。そのストーリーの鍵を握るのが隕石衝突だと僕はにらんでいます」

と話すのは、東北大学大学院理学研究科の古川善博准教授。専攻は地学だ。

古川善博さん

従来、地球に有機物がもたらされる過程を説明するのに、2つのシナリオが有力視されていた。

一つは、有機物そのものが隕石に乗ってやってきたとする説。地球より外の軌道を回る惑星やその衛星、小惑星などには、有機物が多く含まれている。それらが軌道を離れ地球に降り注いだ燃え残りが、生命誕生の最初の材料となったとする立場だ。

もう一つは、海底のマグマに熱せられ約300度まで上昇した海水が化学変化を起こし、有機物を生み出したとする説。2つのシナリオはいまも決して消えたわけではなく、証拠探しが進められている。

それに加えて、隕石の衝突によってもできるのではないかと古川博士らは考えた。隕石には大量の鉄が含まれている。これが衝突のエネルギーで還元反応を起こす際に有機物を作っていくというのが思い描いたストーリーだ。

だが、証拠はない。そこで博士は実験を試みた。直径3センチほどのカプセルのなかに、太古の海はこうだったであろうと思われる成分と隕石の主成分である鉄を加えて封入。これに大き目のコインほどのディスクを衝突させて、衝撃波をカプセルに伝え、カプセル内の成分にどのような変化が起こったかを質量分析装置で確かめた。

 

存在を証明する

もちろん、当時の海の成分が確認されているわけではない。だが、古代の地層を調査することで、そこが海だった当時の組成を推理していくことはできる。同大の地学専攻には頼れる情報源が大勢いた。そこから情報を得ながら、数百種類のサンプルを作成。衝突速度や温度、組成を変えながら、実験を繰り返した。

長さ10メートルほどの銃身の一端に火薬とともにディスクをセット、もう一端にセットされたカプセルめがけて、轟音とともに射出する。そのスピードは秒速1キロメートルほど。天変地異には程遠い衝撃だが、それでもカプセルに伝わる衝撃波は、たしかに化学反応を引き起こした。