生物の条件

Question

検索しても出てこなかったので、生命発生に関することをいくつか質問させてください。
URLとかでも構いません。

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地球型生物と言うより、宇宙での生物に興味があるので、生物の条件を以下のようにさせてもらいます。
「自己複製が可能な、形のある化学物質で出来た何か」

一応補足ですが、地球の生命も同等に興味があるので、区別なく化学的な観点から教えてください。

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質問1
現在、生物の発生に必要だと考えられている化学物質を全部教えてください。
関連URLもあれば助かります。

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質問2
どこを読んでも「生物には水が必要」と書いてますが、どうゆう事ですか？
これは地球型生物の場合限定の話ですか？

と言うのは、化学的な自己複製にとって、H2O(水)がどのように必要なのかがよく分かりません。
他の液体ではダメですか？

あと、こうゆう調べ物をすると、どこを読んでも「生命 = 地球型生命」って事が前置きなく使われてて、
その文の生命がどのように定義されたものであるのかよく分かりません。

A: 例えば、現在実際に発見されてる生物なのか、
B: 理論上発生しうる物を生物と読んでいるのか。

「生命に水は必要である」とか書かれても、生物がAの意味なのかBの意味なのかで完全に内容が変わってきます。

特にH2Oが自己複製どう関係があるのかイマイチ分かってない私にとっては大混乱です。

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質問3
現在必要だと思われている必要な物質と全然違う状況でも生物が発生する可能性は高いですか？低いですか？
適当で曖昧な回答でも構いません。
要するに、現在の「生物発生論」はどの程度の信憑性がありますか？ と言う質問です。

地球の生物ばっかり研究してるから地球の生物のことしか分からないって状況なんですか？
そして、地球の生命発生すらよく分かってない状況ですか？ それともかなり分かってますか？
それとも地球にはあまりない環境でも生命が発生する研究は多く行われてますか？

ちょっと話がそれますが、天文学にハビタブルゾーンと言う言葉があります。
生命の発生が可能と思われる、恒星に対しての惑星の公転軌道位置のゾーンのことです。
誰かが作ったこのゾーン、どうみても地球型生命が誕生しうる位置を狙い打ちにして作ったゾーンとしか思えません。
地球に近い環境じゃないと化学物質の自己複製は発生し得ないってことですか？

確かに木星のようにとても高温で、全て気体で、自分自身の質量を嵐のごとく吹っ飛ばしてるような星じゃ生命は生まれないと思うし、
恒星に近く強い電磁波や太陽風などを受け続けるような場所でも、全てが壊されて気体は分解されて惑星外に吹っ飛ばされます。

そうゆう環境での生命は難しいと思いますが、
そこまで極端じゃない場合、生命発生の可能性はあるような気がするのですが、どうなのでしょう？

地球っぽい場所じゃないと生命は生まれないって結論が出てるってことですか？
それとも、生命の研究もあまり進んでないし、地球に生命がいるのは事実だし、地球と似た場所をハビタブルゾーンに設定しとけばいーや、ってどっかの科学者が言ったってことですか？

その辺の、現在の研究による生命に対する理解度がどうなってるのかイマイチわかりません。

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質問4
惑星内にエネルギーが発生しない静的な環境でも生物の発生が可能ですか？
(恒星からの電磁波、惑星ないの気体と液体と固体の対流がなく、静かな状況)。

要するに、絶対零度より温度が高く、必要な物質が維持されるだけの圧力(質量)が惑星内部でかけられており、
それ以外のエネルギーもほぼなく、雷もなければなんにもない。
単にその中で必要な化学物質をグチャグチャっと混ぜ合わせただけで自己複製を行う化学物質は誕生しますか？

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質問5
自己複製は出来ないが、他者の力を借りることにより複製できる物に関しての情報もお願いします。
(つまりウイルスとかだと思います)。

raiden787 · Accepted Answer

重要なことはNo1さんが的確に答えられているので、個別に。

まず大前提として私は生命＝地球型生命体として答えています。
なぜなら地球型生命体以外の実在が確認されていないので、非地球型の生命体に発生にどういう物質が必要なのか、といったことは分かっていないからです。

質問1
生命の発生ではコアセルベート説が有名ですね。
アミノ酸、核酸関連物質、脂質（特にリン脂質）が基本と考えられます。

質問2
そもそも地球型生命とは様々な物質同士の相互作用による化学変化によって自己複製を始めとする生命活動を行っております。
この化学変化は相互作用ですので、化学物質同士が出合い、ぶつかる必要があります。
そして、この化学物質同士のぶつかり合いが適切に行われる環境として、液体（溶媒）の中に浮かんでいる状態が理想的です。つまり、水ですね。
水でなくてはならない理由としましては、アミノ酸や核酸などの地球型生命の基礎である炭素系の化学物質が溶け、なおかつ、脂質系などの溶けない物質があり（なんでもかんでも溶かしてもいけない）、その液体を維持する温度が生命現象の化学変化に適正だから、などの理由があります。
細かく説明すると長く複雑になるのですが、いろんな液体の中で一番条件が理想的だったとお考えください。

もしかしたら、非地球型生命体には水以外の溶媒を利用した生命がいる可能性はあります。
しかしながら、まだ地球型生命体の厳密な解明すら出来ていない現代生物学では地球型から外れる生命を空想の領域を超えて想定することは出来ません。ですので、「B: 理論上発生しうる物を生物と呼ぶ」という観点で論ずることは残念ながら不可能です。そういう研究自体は可能ですし、おそらくやっている研究者もいるだろうとは思いますが、専門書で論ずる段階ではありません。

質問３
これについてはなんとも言えません。分からないことが多すぎます。
あと、ハビタブルゾーンについてですが、現状、地球上以外に生命が発生した例を誰も知りません。
知らない以上はデータを集めることすらできません。
単なる物質の化学的なデータだけで生命発生を論ずるには生命発生の問題は難し過ぎます。
例えば地球型生命体は炭素を基盤とした生命体ですが、炭素に似た性質を持つ物質としてケイ素があります。
ですので、もしかしたらケイ素基盤の生物が宇宙には存在するかも、という考え方からSFではしばしばケイ素生命体というものが出てきたりします。
ですが、現状の生物学の理論ではケイ素基盤の生命体がありうるのか、というのは不明です。

結局のところ、よく分からない、あり得るかもしれないしあり得ないかもしれない、以上のことは言えません。

質問4
化学物質が存在し、一定の温度があり、恒星から放射エネルギーを受け、地熱も存在するであろう惑星でエネルギーがない、という状況がありうるのか？という疑問はあります。
ある程度の温度があれば化学変化は進みますから、質問の前提条件が曖昧でなんとも言えません。
仮にエネルギーがない、というのをそのまま捉えれば化学ネルギーすらなく、化学反応は起きませんので、生命発生は起きません。

質問5
質問が曖昧すぎてなんとも言えません。
非地球型のウイルスなどがいるか、ということでしょうか？
そもそも他者に依存する形で繁殖するのなら、その依存すべき相手がいないと話しになりません。
ですので非地球型生命すらなんとも言えない状態ではこれについても何もいえません。

あえて言えば、プリオンなどが想定されるかもしれません。
BSE問題で有名になったプリオンですが、これは、異常型プリオンが正常型プリオンと出会うと化学変化を引き起こして正常型プリオンを異常型プリオンに変換してしまうというものですね。
つまり異常型プリオンを正常型プリオンが存在する溶媒に注入すれば異常型プリオンがまるで増殖しているかのごとく見えるかもしれません。
もしかしたら、こういう現象を利用して増殖する生命もいるかもしれませんね。

noname#160718 · Answer

私たち人類は、「地球型生物」以外の生物を知りません。地球以外の惑星の環境もほとんど知りません。
　つまり、データがないのに研究はできません。
　さらに、「生命」という言葉の定義も厳密に確定しているわけではありません。ウイルスが生物と呼べるか、という議論があるように、定義を厳密に決めるのは困難です。
　さらにさらに、生命発生のメカニズムは現代科学ではよく判っていません。単細胞生物の最も原始的な形態になってからの「生物の進化」はかなりよく判ってきてはいるのですが（それでも判らないことは山ほどありますが）、生命の発生そのもののメカニズムは判っていません。

ですから、質問２の「生命には水が必要」というのもハビタブルゾーンの話も、「地球型生命」の話です。

ただ、地球型生命以外の、すなわち我々が知っている生化学以外の生化学で成立している生命体は、「あり得ない」と証明されていない以上、「あり得る」と考えざるを得ないのですが、それを考えるのが非常に難しいのは確かです。

私たちはDNAを遺伝子に持っています。
　まず温度から考えると、生命体が何らかの構造を持つ前提を崩さなければ、その構造を作るには化学反応が必要なわけです。
　その化学反応はまず「溶媒」を必要とします。溶媒なしには化学反応は定常的に維持できませんから。
　我々が知っている溶媒は水ですから、その水が「液体」として存在できる温度が生命の発生、というより正しくは生命の成立には必要不可欠なわけです。
　例えばアンモニアなども溶媒になり得るのですが、アンモニアが液体として存在できるのは-30℃近辺の低温下です。この温度だと全ての化学反応はほとんど進みません。

地球型生命、といのはすなわち「炭素を基盤とする生命」という意味です。炭素は様々な物質と反応して非常に多彩な化合物を作ることができるという点で「生命の基盤としての適正」を備えているのですが、炭素の他に生命の基盤になれるような物質はほとんど存在しません。ケイ素くらいですかね。そのケイ素も炭素ほど自由度が高いわけではないですが。

要するに、地球型生命ではない生命というのは「考えられる」のは確かですが、今のところＳＦの域を出ません。つまりそういう生命体を仮定しても、どこかで大嘘をつくか無理な設定をしなければ成立させることができない、ということです。
　ＳＦだと面白いものはたくさんあるんですけどね。私のお気に入りはロバート・Ｌ・フォワードの「竜の卵」という小説に出てきた中性子星の知的生命体です。

質問４ですが、まず誕生しません。
　というのは単純な話で、エネルギーがなければ化学反応が起きないからです。まあ惑星上にエネルギーがゼロである、ということはあり得ないので実際には誕生する可能性はゼロではないでしょうが、どちらにしろエネルギーが極端に小さいと化学反応もほとんど起きないので、生命が誕生する可能性はほぼゼロでしょう。

>要するに、現在の「生物発生論」はどの程度の信憑性がありますか？ と言う質問です。

現在の生物発生論も完成してはいないし、完成したとしてもそれは我々の誕生の話なので背景が異なる生命については論じることができません。
　とにかくデータがなければ研究することさえできない、というわけです。

ただ、我々の生命の研究から我々の生命の形態（炭素と水を基盤としている）には必然性がある、ということが判ってきているだけです。
　つまり我々の生命の形態を、炭素の代わりに何か、とか水の代わりに何か、というロジックでは、他の形態の生命を非常に想像し辛い、というわけです。
　形態がまるで違えば、違うロジックが成立する可能性もあるわけですが、それはつまり我々の知識と想像力の外にある、ということですから、なおのこと難しいです。あるかもしれないですが見つけるまで想像もできない、ということでしょう。もしかすると見つけてもそれを生命と認識できないかもしれませんが。

そういう意味では、前述の「竜の卵」は、そういう思考のブレイクスルーを感じることはできます。まあこれもＳＦなので大嘘はついていることには違いないですが。

生物の条件

重要なことはNo1さんが的確に答えられているので、個別に。

私たち人類は、「地球型生物」以外の生物を知りません。

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