アミノ酸と鉱物で生命の材料が生成？ 東京科学大が新反応を発見
東京科学大学と理化学研究所の研究チームが、new 化学反応を発見しました。それは、アミノ酸から水中でシアン化水素（HCN）を直接生成するというものです。HCNは核酸やアミノ酸の材料となる重要な分子で、生命の誕生に深く関わると考えられています。これまでHCNの生成には、メタンを含む大気中の雷や光化学反応が必要だとされてきましたが、今回の発見は、その前提にない方法でもHCNが作られうることを示しており、生命起源研究にbig 転換をもたらす可能性があります。
研究チームは地球に存在する38種類のmineral をスクリーニングし、その中で二酸化マンガン（MnO₂）が特に効果的にHCNの生成を促進することを確認しました。この反応は、酸性からアルカリ性までの広いpH範囲（pH2〜12.6）と、6〜60℃というmild 温度条件で進行します。これは、初期地球の多様な環境で起こり得たことを意味しており、evidence として非常に説得力があります。
さらに興味深いのは、複数のアミノ酸や短いペプチドからもHCNが生成された点です。実験では、グリシンの濃度が極めて低い（約1 µM）条件でも反応が起こりました。同位体標識を用いた分析で、生成されたHCNの炭素がアミノ酸のα炭素由来であることも確認され、反応のmechanism に光が当たっています。これは、酵素を介さない化学反応が、生命以前の化学進化で重要な役割を果たしていた可能性を強く示しています。
この研究は、HCNの生成と同時に、炭素代謝に関わるケト酸も生成されることを明らかにしました。つまり、遺伝情報の材料とエネルギー代謝の中間物が、同じ反応環境から生まれた可能性があるのです。これは、生命の二大システムが別々に生まれたのではなく、shared 化学的土壌から発展したかもしれないというinsight を含んでいます。
今回の成果は、3月23日付で米国の科学誌『PNAS』に掲載されました。今後は深海熱水噴出孔由来の鉱物などとの比較や、反応の詳細なanalysis が進められる予定です。また、バイオマスからの化学物質生成という工業的応用の可能性も注目されています。生命の起源という根源的な問いに、direct 迫るこの研究は、科学の未来にも影響を与えるでしょう。
アミノ酸からHCNが作れるって、本当に自然の中でもありそう。初期地球のenvironment 環境ってまだまだ謎が多いね。
MnO₂がそんな役割を果たしていたとは。普通の鉱物が生命の鍵を握ってた可能性があるって、スゴい発想だよな。
酵素なしで代謝の中間体まで出るなら、生命の始まりって本当に段階的だったのかも。このfinding 発見は教科書レベルだね。
工業利用の話も気になる。バイオマスからシアンが作れれば、石油に頼らない化学プロセスにshift シフトできるかも？
メタン大気説に代わる有力な仮説だね。でも、実際にどのくらいの量が生成されるのか、scale 規模の問題も気になります。
生命の材料が鉱物と水だけで作れるなら、宇宙の他の星でも似たような反応があるかも。火星の土とかで試してみたいね。