Japanese Translation:

『Science Advances』誌に掲載された画期的な研究は、単一の「最後の普遍共通祖先」（LUCA）という従来の概念に挑戦し、代わりに生命が細菌と古細菌において 2 つ独立して発生したことを提案しています。この決定的な発見は、非生化学から自由生存細胞への移行が単発的な出来事ではなく、4 つの明確な段階にわたって展開する漸進的なプロセスであったことを示唆しています。証拠は、この 2 つの群間で著しく異なるコア代謝酵素に見られ、共通の継承ではなく並行する進化経路を示しています。初期の生命は、内部の酵素ネットワークを外部の金属置換として発達させる以前に、熱水噴出孔で見られる金属触媒に依存していた可能性が高く、この研究は ATP などの既存エネルギー分子が存在せずに代謝がどのように始まったかという歴史的な謎を解決し、両系統が自由生存状態を獲得するためにどのように独自の発明が機能したかを浮き彫りにしています。確認された場合、この発見は「生命の木」の大幅な更新を必要とし、早期進化史への理解を根本的に再構築するとともに、複雑な生物的能力が複数の回に分けて化学的な革新によって生じることを示しています。

「生命の木」再構築：細菌と古菌が独立に「単独生活型」に進化した事実を明らかにした画期的研究

生命の起源：一つの障壁と二つの道筋

40 億年以上続く生命の連続における最大の謎は、無機物に満ちた原始のスープからどのようにして生命が誕生したかという点です。ドイツ・デュッセルドルフのハイネ＝ハイネ大学のウィリアム・マートン氏らの新研究（『Science Advances』掲載）により、以下のような驚くべき事実が示されました。

境界線の二度の克服: 無生命から生命への進化は、一回ではなく独立して二度起こった可能性があることが示唆されます。
二大系統の独自進化:
- 細菌と古菌という二大生命系統は、それぞれ独自に代謝の秘訣を獲得したと考えられます。
- 両者は進化的分岐点を通じて保存されていた酵素を共有しておらず、独立した経路によって「単独生活型への過渡期」を遂げたようです。
マートン氏の見解:

「細菌系統と古菌系統は、独立した経路によって単独生活型への過渡期を遂げたのです。のみぞ『生きている』と言えるのは、単独で生きる細胞のみです。」

遺伝コードと生命の定義

この研究は、「遺伝コードの起源は一つだが、生命そのものの起源は二つ存在する」ことを意味します。これは「生命とは何か」という定義が難しい場合、特に大きな主張となります。

生命の一般的定義:
- 環境に応答し、エネルギーを取り込み、成長し、自己複製する物質。
ウイルスとの境界線:
- ウイルスは繁殖や遺伝情報の伝達などは行えますが、「生きている」とみなされない理由は代謝（分子合成のための化学反応総体）の欠如にあります。
鶏と卵のパラドックス:
- 代謝を行うには酵素が必要ですが、酵素自体は化学反応の産物です。「酵素なしで代謝を開始するにはどうするか」という問いに、答えは周囲環境（水熱噴出口などの反応性高い場所）にあった可能性が高いと考えられています。

コア代謝酵素と LUCA の再解釈

マートン氏チームはゲノム調査から、全ての細胞の最後の普遍的共同祖先である**LUCA（Last Universal Ancestor）**について新たな知見を得ました。

LUCA の状態:
- 代謝反応のうち、およそ半分しか酵素を持っていなかったことが発覚。
- 残りの半分は、LUCA が誕生した環境中に存在する金属によって触媒されていました。
400 の反応ネットワーク:
- 水素（H₂）、二酸化炭素（CO₂）、アンモニア（NH₃）などをアミノ酸や塩基へ変換する約 400 の反応は、自発的に出現することは不可能でした。
- これらは以前に捉えられなかった中間の組み立て状態を通過して浮上したと考えられます。

四段階のプロセスと並行的な発明

触媒作用（酵素駆動反応）の進化には概して以下の四つの段階があった可能性が指摘されています。

環境依存期: 環境中の金属のみを触媒として依存する段階。
独自酵素の開発: 有用な分子が蓄積すると、原細胞（LUCA を含む）が金属の機能を代行する独自の酵素を開発し始める。
代謝の強化: 後の原細胞がより多くの酵素を進化させ、外部への依存度を低下させる。
完全自立期: 外部の金属を一切必要とせず、「単独で生きる細胞」と見なされるようになる段階。

重要な発見: この過程は細菌と古菌の分岐以前には起きておらず、両系統はそれぞれ独立して同じ問題を解決する独自の方法を確立しました。
生物学者 Natalia Mrnjavac のコメント:

「同一の本質的な代謝反応を触媒するために、構造の異なる酵素を独立して進化させた事例が見られます。このような並行的な発明は、単独で生きる細菌と古菌が独立して出現する道を開いた可能性があります。」

未解決の問題：エネルギー源と媒体

生命の起源に関する理解に新たなギャップを埋める可能性のある発見もありました。

1. エネルギー源としての ATP 問題

現状: 代謝駆動に必要なエネルギー源である ATP は酵素によって合成されており、前生物化学段階には存在しません。
代替案: マノン・シュリッカー氏（同大学分子進化科学者）が提案した解決策。
- ホスフィット（水熱噴出口に自然に存在するリン化合物）を有機化合物と反応させると、水中ですぐさま代謝的なリン酸化反応が起こります。
- ホスフィットとパラジウムは、ATP と酵素の代わりを果たします。

2. 反応媒体の問題

化学反応が起きる媒体（水か、粘性のある粘着質のかたまりか）について、まだ明確な理解には達していません。

「生命の木」の再構築と今後の展望

もしこれらの見解が裏付けられれば、「生命の木」という概念そのものが更新を要する可能性があります。

従来のモデル: LUCA を「幹」と捉え、そこから生物種へと枝分かれしていく構造。
新説の可能性: 技術的に生命体となる以前に根本から完全に分離した二つの幹が存在し、それぞれが独立して発展していた可能性。
- これにより、「生命の木」は根元で二本に分かれた「Y」字形あるいはより複雑な構造になるかもしれません。

本研究の詳細は学術誌『Science Advances』に掲載されています。

激しい研究が示唆、地球の生命は二回誕生した可能性