生物発生：主な理論 - 生物学 - 2025

生命の起源は、時間の経過とともに、モノマー出発ブロックに不活性であり、地球上の生命の最初の形を発信プロセスおよびステップの数を意味したことがするそれらの複雑さが増します。この理論に照らして、生命は適切な条件下で非生命分子から生まれました。

非生物発生が単純な生命システムを生み出した後、生物進化は今日存在するすべての複雑な生命形態を生み出すように作用した可能性があります。

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一部の研究者は、約40億前に、仮想生物LUCAまたは最後の普遍的共通祖先（英語の頭字語から、最後の普遍的共通祖先）を生じさせるには、地球の歴史の中で少なくとも1回は生物発生プロセスが発生したに違いないと考えています年の。

LUCAは、4つの塩基がトリプレットにグループ化され、タンパク質を構成する20種類のアミノ酸をコードするDNA分子に基づく遺伝暗号を持っているに違いないことが示唆されています。生命の起源を理解しようとする研究者は、LUCAを引き起こした生合成プロセスを研究しています。

この質問への答えは広く疑問視されており、謎と不確実性のかすみに包まれることがよくあります。このため、何百人もの生物学者が、原始的なスープの出現から異物生物学および宇宙生物学に関連する説明に至る一連の理論を提案しています。

それは何で構成されていますか？

生物発生の理論は、生命のない前駆体から最も単純な形態の生命が出現する化学プロセスに基づいています。

幸運な出来事で突然出現したという見方とは対照的に、生物発生の過程は継続的に起こったと考えられています。したがって、この理論は、非生物と最初の生物システムとの間に連続体が存在することを前提としています。

同様に、生命の始まりが無機分子から発生する可能性がある一連のさまざまなシナリオが提案されています。これらの環境は一般的に極端で、地球上の現在の状態とは異なります。

有名なMiller and Urey実験のように、有機分子を生成しようとするために、これらの想定されるプレバイオティクス条件が実験室で再現されることがよくあります。

生命の起源：理論

生命の起源は、アリストテレスの時代以来、科学者や哲学者にとって最も物議を醸しているトピックの1つです。この重要な思想家によると、自然の自然な作用のおかげで、分解物は生きている動物に変換される可能性があります。

アリストテレスの思想に照らした生物発生は、エクスビボでの彼の有名なフレーズomne vivumに要約できます。

その後、かなりの数のモデル、理論、推測が、生命の起源に至る条件とプロセスを解明しようと試みてきました。

歴史と科学の両方の観点から、最初の生命システムの起源を説明しようとした最も優れた理論を以下に説明します。

自然発生の理論

17世紀初頭、生命体は生命のない要素から出現することが想定されていました。自然発生の理論は、カトリック教会の支援を得て以来、当時の思想家に広く受け入れられていました。このように、生物は彼らの両親と非生物の両方から発芽することができました。

この理論を裏付けるために使用された最も有名な例には、腐敗した肉の中のワームや他の昆虫の出現、泥から現れたカエル、汚れた服や汗から現れたネズミがあります。

実際、生きている動物の創造を約束するレシピがありました。たとえば、非生物からマウスを作成できるようにするには、小麦の粒を暗い環境で汚れた服と組み合わせる必要があり、生きたげっ歯類が数日にわたって現れます。

この混合物の擁護者は、衣服上の人間の汗と小麦の発酵が生命の形成の方向付けの要因であると主張しました。

自然発生の反論

17世紀には、自然発生理論の記述に欠陥やギャップが生じ始めました。イタリアの物理学者フランチェスコ・レディがそれを拒絶するための適切な実験計画を考案したのは1668年まででした。

彼女の管理された実験では、レディはモスリンで包んだ細かく切った肉片を滅菌容器に入れました。これらの瓶は適切にガーゼで覆われていたため、肉と接触することはありませんでした。また、実験では、キャップされていない瓶の別のセットが特徴でした。

ハエは自由に入り卵を産むことができたので、数日にわたって、ワームは覆われていない瓶でのみ観察されました。ふた付きの瓶の場合、卵はガーゼの上に直接置かれました。

同様に、研究員ラザロ・スパランツァーニは、自然発生の前提を拒否する一連の実験を開発しました。これを行うために、彼は、そこに生息する微生物を破壊するために長時間煮沸する一連のブロスを作りました。

しかし、自然発生の支持者は、ブロスがさらされた熱の量が過剰であり、「生命力」を破壊したと主張しました。

パスツールの貢献

その後、1864年に、フランスの生物学者であり化学者であるルイパスツールは、自然発生の仮定に終止符を打つために着手しました。

この目的を達成するために、パスツールは「グースネックフラスコ」と呼ばれるガラス製の容器を製造しました。ガラス容器は長く、先端が湾曲しているため、微生物の侵入を防ぎます。

これらの容器の中で、パスツールは殺菌されたままの一連のブロスを沸騰させた。そのうちの1本の首が折れると汚染され、微生物が短時間で増殖した。

パスツールによって提供された証拠は反駁できず、2,500年以上続いた理論を覆しました。

パンスペルミア

1900年代初頭、スウェーデンの化学者スバンテアレニウスは「世界の創造」というタイトルの本を書き、生命は極端な条件に耐える胞子を介して宇宙から生まれたと示唆しました。

論理的には、パンスペルミアの理論は、それが実際に生命の起源についての説明を提供しなかったことを除いて、多くの論争に取り囲まれていました。

化学合成理論

パスツールの実験を調べると、彼の証拠の間接的な結論の1つは、微生物は他者からしか発生しない、つまり生命は生命からしか生まれないということです。この現象は「生物発生」と呼ばれていました。

この見方に従って、ロシアのアレクサンダーオパリンとイギリス人のジョンDSハルデンが率いる化学進化の理論が浮かび上がるでしょう。

この見解は、オパリン-ハルデン化学合成理論とも呼ばれ、プレバイオティック環境では、地球には酸素がなく、水蒸気、メタン、アンモニア、二酸化炭素、水素が豊富な雰囲気があり、還元性が高いとされています。

この環境では、放電、日射、放射能などのさまざまな力がありました。これらの力は無機化合物に作用し、より大きな分子を生み出し、プレバイオティック化合物として知られる有機分子を作り出しました。

ミラーとユーリーの実験

1950年代半ばに、研究者のスタンリーL.ミラーとハロルドC.ユーレイは、オパリン-ハルデン理論に従って地球の大気の想定される古代の条件をシミュレートする独創的なシステムの作成に成功しました。

スタンリーとユーリーは、これらの「原始的な」条件下で、単純な無機化合物が、とりわけアミノ酸、脂肪酸、尿素などの生命に不可欠な複雑な有機分子を生じさせる可能性があることを発見しました。

ポリマー形成

前述の実験は、生体系の一部である生体分子が発生したもっともらしい方法を示唆していますが、重合プロセスと複雑さの増大については何の説明も示唆していません。

この質問を解明しようとするいくつかのモデルがあります。1つ目は、固体鉱物の表面です。高表面積とケイ酸塩は、炭素分子の触媒として機能します。

海の深部では、熱水噴出孔は鉄やニッケルなどの適切な触媒源です。実験室の実験によると、これらの金属は重合反応に関与しています。

最後に、海溝には温水プールがあり、蒸発プロセスによりモノマーの濃度が高くなり、より複雑な分子の形成が促進されます。「原始的なスープ」の仮説は、この仮定に基づいています。

ミラーとパスツールの結果の調整

前のセクションで説明したアイデアの順序に従って、Pasteurの実験により、生命は不活性物質から発生しないことが確認されましたが、MillerとUreyの証拠は、それが分子レベルで発生することを示しています。

両方の結果を調整するために、今日の地球の大気の組成はプレバイオティックな大気とは完全に異なることに留意する必要があります。

現在の大気に存在する酸素は、形成中の分子の「破壊者」として機能します。また、有機分子の形成を促進したと考えられるエネルギー源が、プレバイオティック環境の周波数と強度でもはや存在しないことも考慮されるべきです。

地球上に存在するすべての生命体は、タンパク質、核酸、脂質と呼ばれる一連の構造ブロックと大きな生体分子で構成されています。それらを使用すると、現在の生命の基礎である細胞を「武装」することができます。

細胞の生命は永続し、この原則に基づいてパスツールは、すべての生き物が別の既存のものから来なければならないことを確認することに基づいています。

RNAの世界

生合成中の自己触媒作用の役割は非常に重要です。このため、生命の起源に関する最も有名な仮説の1つは、自己複製する能力を持つ単鎖分子からの開始を仮定するRNAの世界の仮説です。

このRNAの概念は、最初の生体触媒はタンパク質の性質の分子ではなく、触媒作用を発揮する能力を持つRNA分子またはそれに類似したポリマーであったことを示唆しています。

この仮定は、ペプチド、エステル、およびグリコシド結合の形成を促進することに加えて、プロセスを指示するアニーリングを使用して短いフラグメントを合成するRNAの特性に基づいています。

この理論によれば、祖先のRNAは、金属、ピリミジン、アミノ酸などのいくつかの補因子と関連付けられていました。代謝の進歩と複雑化に伴い、ポリペプチドを合成する能力が生じます。

進化の過程で、RNAはより化学的に安定した分子であるDNAに置き換えられました。

生命の起源の現在の概念

現在、生命の起源は極端なシナリオであると考えられています。温度が250°Cに達し、気圧が300気圧を超える火山の噴出口の近くの海域。

この疑いはこれらの敵対的な地域で見られる生命の多様性から生じ、この原理は「ホットワールド理論」として知られています。

これらの環境は、おそらく前生物条件（低酸素濃度と高CO ₂レベルを含む）と非常に似ている、極限環境で成長、発達、繁殖できる細菌である古細菌によって植民地化されてきました。

これらの環境の熱安定性、突然の変化に対するそれらの保護、および一定のガスの流れは、海底と火山の噴出口を生命の起源に適した環境にするいくつかの肯定的な属性です。

生物発生と非生物発生の用語

1974年、有名な研究者カールセーガンは、生物発生と非生物発生という用語の使用を明確にした記事を発表しました。サガンによると、両方の用語は、最初の生物の起源の説明に関連する記事で誤って使用されています。

これらのエラーの中で、生物発生という用語をそれ自体の反意語として使用しています。つまり、生物発生は他の生物から始まる生命の起源を説明するために使用されますが、生物発生は非生物からの生命の起源を指します。

この意味で、現代の生化学経路は生物起源であると見なされ、前生物的代謝経路は生物起源ではありません。したがって、両方の用語の使用に特別な注意を払う必要があります。

参考文献

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