パンスペルミア説

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パンスペルミア説のイメージ図

パンスペルミア説(パンスペルミアせつ、: πανσπερμία宇宙汎種説[1])は、生命起源論のひとつである。地球の生命の起源は地球ではなく他の天体で発生した微生物芽胞が地球に到達したものとする説である。「胚種広布説」とも邦訳される[2]。「パンスペルミア」は本来、ギリシャ語で「様々な種の寄せ集め」という意味がある[3]

歴史[編集]

生命の起源を天上の世界からまかれた種とする、信仰としてのパンスペルミアは、エジプト古王国(前27世紀―前22世紀)までにさかのぼり、初期のヒンドゥー教ユダヤ教、キリスト教のグノーシス主義にも見られるように、有史時代と同じくらい古い信仰の一つである[4]

パンスペルミア説の明確な前駆者は、「生命の種」を語ったギリシャの哲学者アナクサゴラスの思想に見られる。しかしこれらの考察は、アリストテレスの「自然発生説」によって忘れ去られてしまう。自然発生説に基づいていた中世ヨーロッパの思想界にとっては、特にキリスト教の創造の教義がパンスペルミア説と矛盾していたため、関心が持たれなかった。19世紀になってから、チャールズ・ダーウィンが生物学的進化論を確立し(1859年)、1884年にルイ・パスツールが生命発生の因果性の問題について実験を行ったことで、地球上の生命の起源の問題が多くの科学者に明らかにされた。

20世紀の研究[編集]

アレニウス[編集]

1903年に、スウェーデンのスヴァンテ・アレニウス[5]が提唱する。

1905年アインシュタイン光量子仮説でノーベル賞を受賞したが、1908年アレニウスは自著『世界のなりたち』(: Das Werden der Welten)を出版し、パンスペルミアが隕石に付着せずともそれ自体として、恒星からの光の圧力すなわち放射圧または光圧で宇宙空間を移動する説[6]を現して、「光パンスペルミア(説)(: Radiopanspermie)」[6]と呼称している。地球の位置における太陽光の光圧は5マイクロパスカルと微細だが、宇宙空間に浮遊する極小物体を移動させる可能性[6]があるとしている。当時は光圧を用いた太陽帆の実証は実験されておらず、ブラックホールの研究で著名なシュヴァルツシルトによる太陽放射に最も影響される球体は直径160nm[6]とする推算値を提示して自説を補強している。当時は最小微生物は200 - 300nmとされていたが現在は200nmをやや下回る程度と考えられシュヴァルツシルトによる推算値[6]に近傍している。

アレニウスの「光パンスペルミア」に対する、隕石などに付着した生命の種子に起源がある、旨の説は「弾丸パンスペルミア (ballistic-panspermia)」や「岩石パンスペルミア (lithopanspermia)」[6]と呼称される。

光パンスペルミアと弾丸パンスペルミアはともに、微生物が地球へ到達するには宇宙の超低温に耐えねばならない。当時は海王星の大気温度はマイナス220度と推定され、微生物が液体空気のマイナス200度で半年以上生存する[6]とアレニウスは実験で例証している。生命現象を化学現象の一種ととらえるなら温度が低いほど生命の過程もゆっくり進むとアレニウスは洞察し、室温10度で1日で死ぬ微生物は海王星のマイナス220度ならば死滅まで300万年を要する[6]と試算している。

トムソン、ヘルムホルツ[編集]

ウィリアム・トムソンもパンスペルミア説を唱えた。ウィリアム・トムソンを嫌っていたツェルナーは、トムソンの様々な説を批判し、トムソンの支持したパンスペルミア説も批判した。「大気圏突入の熱に耐えられない」と攻撃した。トムソンの仲間のヘルムホルツはトムソンの説を擁護。隕石の深部の温度は上がらない、隕石表面の微生物や大気圏突入時に隕石が割れた部分の微生物は大気圏の摩擦で振り落とされゆっくり落ちるのでショックは小さいと擁護した[7]

フレッド・ホイル[編集]

1978年にはフレッド・ホイルが、生命は彗星で発生しており彗星と地球が衝突することで地球上に生命がもたらされたとした[5]

クリックとオーゲル[編集]

1981年にはフランシス・クリックレスリー・オーゲル英語版が、高度に進化した宇宙生物が生命の種子を地球に送り込んだとする仮説を提唱した[5]。「地球が誕生する以前の知的生命体が、意図的に『種まき』をした」とする説は「意図的パンスペルミア」と呼ばれている[8]。これは、一般的なセンスではまるでサイエンス・フィクションのようにも聞こえる説ではあるが、クリックはこの説の生物学的な根拠を提示した[8]。現在の地球上の生物でモリブデンが必須微量元素と重要な役割を果たしているが、クロムニッケルは重要な役割を果たしていない。しかし、地球の組成はクロムとニッケルが多く、モリブデンはわずかしか存在しない。これは、モリブデンが豊富な星で生命が誕生した名残だと考えることができるとしたのである[8]。もうひとつの論拠として、地球上の生物の遺伝暗号がおどろくほどに共通したしくみになっているのは、そもそも「たったひとつの種」がまかれて、その種から地球上の全ての生物に変化していったと考えられるとした[8]

現代の研究[編集]

2008年から2015年にかけて、国際宇宙ステーションの外で3回の宇宙生物実験(EXPOSE)が実施され、多種多様な生体分子、微生物、およびそれらの胞子が約1.5年間、宇宙の太陽放射と真空にさらされた。いくつかの生物はかなりの長さの間、非活動状態で生き残り[9]、模擬隕石物質に保護されたそれらのサンプルは、岩石パンスペルミアの可能性についての実験的証拠となっている[10]

2015年11月、西オーストラリア州の41億年前の岩石から、若い地球が約4億年前だった頃の生物の遺骸が発見された[11]AP通信の研究者によると、「生命が地球上で比較的早く発生したのであれば、宇宙では普通に存在している可能性がある」[12]。地球低軌道でのシミュレーションでは、微生物のような単純な生物は、放出・進入・衝突が生存可能であることが示唆されている。

2018年4月、ロシアの研究チームは、バレンツ海カラ海の沿岸部の表層微小層で以前に観察されたものと類似した陸生・海洋細菌のDNAをISSの外部から発見したことを明らかにした論文を発表した。彼らは、「ISSに野生の陸生・海洋の細菌のDNAが存在することは、成層圏から電離圏に移動し、地球規模の大気電気回路の上昇枝と一緒に電離圏に移動する可能性を示唆している、あるいは、ISSの細菌だけでなく、野生の陸生・海洋の細菌も、すべて究極の宇宙起源を持っている可能性がある」と結論づけている[13]

2018年10月、ハーバード大学の天文学者は、物質と潜在的に休眠状態にある胞子が、銀河間の広大な距離を越えて交換されることを示唆する分析モデルを発表した。「銀河パンスペルミア」と呼ばれるプロセスであり、太陽系の規模を遥かに超えるものである[14]双曲線軌道で太陽系内側を横切るオウムアムアという太陽系外物体の検出は、太陽系外惑星系との継続的な物質的なつながりの存在を確認した[15]

2019年11月、古川善博らは、隕石の中でリボースを含む糖分子を初めて検出したことを報告し、小惑星上の化学プロセスが生命にとって重要ないくつかの基本的で不可欠な生体材料を生成することができることを示唆し、地球上の生命のDNAベースの起源の前にRNAワールドがあった仮説を立て、可能性としては、パンスペルミアの仮説も支持した[16][17]

可能性を支持する根拠の強化[編集]

ヴィクトール・ヘスが宇宙線を発見すると、「パンスペルミアは宇宙線で死滅するのでは」と否定的に見られた。だが、隕石内部は宇宙線から守られているとされるようになった。その後も、1980年代に火星起源の隕石が地球に到達していることが発見され、「天体衝突によって岩石が惑星間を移動する可能性がある」とされるようになり、また科学誌ネイチャーサイエンスに、「大気圏突入の過熱や衝撃に微生物は耐えうる」とする論文などが発表され、岩石パンスペルミア説の可能性に関して成熟した検討を行うことが可能になった[18]

たんぽぽ計画[編集]

パンスペルミア説を検証するために、日本の共同チーム(代表は東京薬科大学の山岸明彦)によってたんぽぽ計画が進められている。これは2015年5月からおこなわれており、国際宇宙ステーション (ISS) のきぼう実験棟の船外に設置したエアロゲルと呼ばれる超低密度のシリカゲルにより、宇宙空間を漂う(高速で飛んでいる)微小な隕石や粒子を捕集し、そこに生命の材料になるような有機化合物が含まれるか、また微生物が惑星間の移動に耐えられるかという問題を検証するための実験が行われている[19]

脚注[編集]

  1. ^ 宇宙汎種説とはコトバンク
  2. ^ パンスペルミア説コトバンク
  3. ^ Etymologie de PANSPERMIECNRTL
  4. ^ Temple, Robert (2007-04). “The prehistory of panspermia: astrophysical or metaphysical?” (英語). International Journal of Astrobiology 6 (2): 169–180. doi:10.1017/S1473550407003692. ISSN 1473-5504. https://www.cambridge.org/core/product/identifier/S1473550407003692/type/journal_article. 
  5. ^ a b c 『生命科学の基礎』p.72
  6. ^ a b c d e f g h 『生命の起源を宇宙に求めて: パンスペルミアの方舟』p.84-85
  7. ^ 『生命の起源を宇宙に求めて: パンスペルミアの方舟』p.81
  8. ^ a b c d 『生命の起源を宇宙に求めて: パンスペルミアの方舟』pp.98-100
  9. ^ Cockell, Charles S; Rettberg, Petra; Rabbow, Elke; Olsson-Francis, Karen (2011-10). “Exposure of phototrophs to 548 days in low Earth orbit: microbial selection pressures in outer space and on early earth” (英語). The ISME Journal 5 (10): 1671–1682. doi:10.1038/ismej.2011.46. ISSN 1751-7362. PMC: PMC3176519. PMID 21593797. http://www.nature.com/articles/ismej201146. 
  10. ^ Panitz, Corinna; Horneck, Gerda; Rabbow, Elke; Rettberg, Petra; Moeller, Ralf; Cadet, Jean; Douki, Thierry; Reitz, Guenther (2015-01). “The SPORES experiment of the EXPOSE-R mission: Bacillus subtilis spores in artificial meteorites” (英語). International Journal of Astrobiology 14 (1): 105–114. doi:10.1017/S1473550414000251. ISSN 1473-5504. https://www.cambridge.org/core/product/identifier/S1473550414000251/type/journal_article. 
  11. ^ Bell, Elizabeth A.; Boehnke, Patrick; Harrison, T. Mark; Mao, Wendy L. (2015-11-24). “Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences 112 (47): 14518–14521. doi:10.1073/pnas.1517557112. ISSN 0027-8424. PMC: PMC4664351. PMID 26483481. http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1517557112. 
  12. ^ Hints of life on what was thought to be desolate early Earth” (英語). AP NEWS (2015年10月19日). 2021年1月30日閲覧。
  13. ^ Grebennikova, T. V.; Syroeshkin, A. V.; Shubralova, E. V.; Eliseeva, O. V.; Kostina, L. V.; Kulikova, N. Y.; Latyshev, O. E.; Morozova, M. A. et al. (2018). “The DNA of Bacteria of the World Ocean and the Earth in Cosmic Dust at the International Space Station” (英語). The Scientific World Journal 2018: 1–7. doi:10.1155/2018/7360147. ISSN 2356-6140. PMC: PMC5932454. PMID 29849510. https://www.hindawi.com/journals/tswj/2018/7360147/. 
  14. ^ Ginsburg, Idan; Lingam, Manasvi; Loeb, Abraham (2018-11-19). “Galactic Panspermia”. The Astrophysical Journal 868 (1): L12. doi:10.3847/2041-8213/aaef2d. ISSN 2041-8213. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aaef2d. 
  15. ^ Wickramasinghe, N. Chandra; Steele, Edward J.; Wallis, Daryl. H.; Temple, Robert; Tokoro, Gensuke; Wickramasinghe, Janaki T. (2018-02-01). “Oumuamua (A/2017U1) – A Confirmation of Links between Galactic Planetary Systems”. Advances in Astrophysics 3 (1): 43–46. doi:10.22606/adap.2018.31003. ISSN 2415-6450. https://dx.doi.org/10.22606/adap.2018.31003. 
  16. ^ 生命を構成する糖を隕石から初めて検出 ―宇宙にRNAの材料となる糖の存在を証明―” (日本語). 東北大学 -TOHOKU UNIVERSITY-. 2021年1月30日閲覧。
  17. ^ Furukawa, Yoshihiro; Chikaraishi, Yoshito; Ohkouchi, Naohiko; Ogawa, Nanako O.; Glavin, Daniel P.; Dworkin, Jason P.; Abe, Chiaki; Nakamura, Tomoki (2019-12-03). “Extraterrestrial ribose and other sugars in primitive meteorites” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences 116 (49): 24440–24445. doi:10.1073/pnas.1907169116. ISSN 0027-8424. PMC: PMC6900709. PMID 31740594. http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1907169116. 
  18. ^ 『生命の起源を宇宙に求めて: パンスペルミアの方舟』pp.101-102
  19. ^ たんぽぽ計画 コトバンク

参考文献[編集]

  • 長沼毅『生命の起源を宇宙に求めて: パンスペルミアの方舟』化学同人、2010年、ISBN 4759813365
  • 中村運『生命科学の基礎』化学同人、2003年

関連項目[編集]