第一章：猛毒の海からの出発灼熱、猛毒の極限下だった太古の海から、地球上のすべての生物の出発点となる生命体が誕生した。その最古の生命体はやがて共生により新たな生命の階梯を迎えた。地球が誕生してから、気の遠くなるような長い時間が過ぎた。その間、様々な生命が地球環境と密接に関わりながら生きてきた。しかし、その長い歴史もたった一つの生命から始まる。私たち人間もその生命の子孫に過ぎない。私たちの命の究極のルーツ、最初の生命体とはどのようなものだったのだろう。 原始の海は、私たち（いきもの）から見れば猛毒である物質で満ちあふれていた。アミノ酸を作り出すＨＣＮ（シアン化水素）、ＨＣＨＯ（ホルムアルデヒド=俗にいうホルマリン）、ＨＣＮはあの青酸である。海底では、猛毒の硫化水素が吹き出していたに違いない。 青酸などの猛毒物質に満ちた原始の海で、アミノ酸と並ぶもう一つの主役が生まれようとしていた。生命の遺伝情報を伝えるＤＮＡである。それは原始の海で生まれた三つの素材の出会いから始まる。 三つの素材とは、青酸などの猛毒の元素から生まれた１：塩基と２：糖、そしてマグマから吹き出した３：燐酸である。これらの素材が何らかの刺激によって目を覚ました。その三つの素材は次々とつながり、やがてＲＮＡという繋がりを完成させる。 ＲＮＡは二つの画期的な機能を持っていた。不安定ではあるが自分で自分の情報を編集でき、しかも浮遊するアミノ酸を自分の手で集め、蛋白質を作り出すことが出来たのだ。「自分自身を次の時間と空間に伝える」と生命の営みを定義すれば、このＲＮＡの営みは生命の原点である。 私たちの知っているＤＮＡと蛋白質に基づいた生命は、ＲＮＡに基づいた生命体から起こった。残る生命の起源の問題は、ＲＮＡの世界がいつから始まり、いつごろＲＮＡの世界が、現在のＤＮＡの世界へと移行したかに関する情報だ。 最初の生命誕生の時期については、おそらく微惑星の衝突がおさまり、地球が比較的安定し始めた３９億〜３７億年前ではないかといわれている。 もっとも地殻の安定した４３億年から３８億年という説もあるが。最初の生命体とは脂肪の膜にＤＮＡを包み込んだ単純なもので、膜の中の環境を一定に保つ自己保存能力や、増殖能力を備えていたと考えられている。初めの生命体はおそらく宇宙から、あるいは雷や火山から作られた有機物、そして仲間の死骸などを食べていたのであろう。しかしほどなくその餌も絶え、多くが死滅していったであろうと推定される。 この最初の食糧危機を乗り越えていったのが、私たちから見れば猛毒のガスである硫化水素などを使い、エネルギーを得ることを知った生命体であった。猛毒ガスをエネルギーに生きるバクテリアこそ、酸素のなかった太古の地球で最初に進化した生命体の子孫に違いない。彼らは３７億年の歳月を経て、今でもひっそりと、生き続け、生態系の要を握っている。 第二章：酸素で生きはじめた日世界最古の化石は、その形状、分裂の様子、酵素の共通性から、現存するシアノバクテリアと考えられている。 シアノバクテリアは、太陽の光を用いて水と二酸化炭素から、糖分を作る。植物のように光合成を行い、その廃棄物として酸素を吐き出す。もし化石がシアノバクテリアと同じ機能をもつものだとしたら、化石が生きていた３５億年前に、すでに生き物によって酸素が作り出されていたことになる。初期の地球上には酸素は存在しなかった。酸素は生き物によって作り始められたのである。 ３５億年前に酸素を吐き出すシアノバクテリアが登場して、１０億年の間に地球の環境は大きく激変した。それは生物が初めて積極的に環境に働きかけるという画期的なシステムの到来を告げるものであった。地球と生命がともに歩き始めた。 ２０億年前の地球。そこには太陽エネルギーを起点にミクロの住人、バクテリアたちがつきることのないエネルギーの中で、連帯しながら生きていた。 まず天下の覇者、シアノバクテリアが地球を覆った。次いで、その廃棄物の酸素を利用して生きることを知った好気性バクテリア【抜群の繁殖力を持つプデロビブリオに似たもの】が、新興勢力となって威力を発揮する。そして、地球上が酸素に覆われる前からの住人は、酸素の届かない場所で生き続けていた。好気性バクテリアは、徹底したエネルギー効率追求の果てに辿り着いた一つの完成品である。 第三章：地球と共に生きる最初の生命が誕生したのは今から３８億年前と言われている。それから２０億年間、バクテリアたちはあらゆる代謝の実験を試み、生存のノウハウを積み重ねていったにちがいない。そして、生き物の基礎がつくられたこの２０億年の結論の一つが【共生】であった。哺乳類の細胞の中にも、共生のはっきりした姿を見ることが出来る。それは、ミトコンドリアである。ミトコンドリアは、細胞内の呼吸を行う器官で、酸素を取り入れ、そこからエネルギーを取り出す。現在このミトコンドリアがバクテリアの子孫であるという考えは、広く受け入れられている。 次々と繁殖してゆくミトコンドリアの祖先（固い殻を持った好気性バクテリア）はついに、温泉細菌（サーモプラズマ）に襲いかかる。そしてその中に飛び込んでゆく。多くの温泉細菌は、食いちぎられて死んでいった。しかし、その中には侵入者から身を守るために、ＤＮＡを真ん中に集め、それと同時に膜がくびれ、ＤＮＡを保護するように囲いが出来た。これが核膜である。 攻撃と防御の緊張関係が、核膜と複数のＤＮＡが収まった核を生んだ。さらに攻防の果てに、二つの生き物が共存を始めた。ミトコンドリアの祖先は宿主の中で自分が限りなく繁殖すれば宿主が死に、そのことが自分の生命をも危うくすることを知った。そこで次の選択は何か。それは、ほどよいところで手を打ち、共存の道を歩み始めることだった。 共生関係の多くは、初めは戦争や闘争から始まり、非常に微妙な和平状態という、複雑な相互関係に行き着いたものである。そしてそれは非常に異なったタイプの有機体が、全く新しい有機体として共に生き残った姿である。 この共生の成立により、核を持ったバクテリアは、一挙に高性能の酸素呼吸能力を手に入れることが出来た。 この共生の原点が、【ミトコンドリアをもった新たなシステム＝真核細胞】の完成である。ミトコンドリアから膨大なエネルギーを得ることにより、核を持つバクテリアの繁殖力は一挙に増した。そして、それまで無駄になった膜の部分、そして核と膜の間のスペースに次々と梁が打たれ立体化され、そこでは膨大な蛋白質が生産されることになった。さらに、核膜に包まれたＤＮＡは、多彩な蛋白質製造の設計図を余裕を持って格納することが可能になった。核膜によって、遺伝子情報を扱う部分と蛋白質を作る部分が仕切られたことで、効率的な生命維持作業を可能にした。こうして想像を超えた全く新なシステム＝真核細胞は、次々とその機能を充実させていくのである。 世界最小の真核細胞であるシアニゾシゾンというバクテリアは、核とミトコンドリアとさらには葉緑体を持つ。 核を持つバクテリアとミトコンドリアの寄り合い所帯がスタートして一億年後、さらに大きな飛躍が起こる。あのシアノバクテリアまでもが、このシステムに組み込まれたのである。おそらく、新興勢力の真核細胞と天下の覇者シアノバクテリアの間で、さらに高次の熾烈なサバイバルゲームが展開されたのであろう。その結果、和平が生まれた。そして、膜に包まれたわずか数ミクロンの中に、さらに完成されたシステムが誕生したのだ。 葉緑体となったシアノバクテリアは、太陽エネルギーと二酸化炭素と水を使って糖分を作り出し、酸素を吐き出す。ミトコンドリアは、その酸素を使って糖分を燃やし、エネルギーを得て、ＤＮＡの情報からさまざまな細胞質内の流れが始まる。まさに理想的なエネルギー循環システムである。 ミトコンドリアを得た動物細胞は、餌を求めて動き回る。しかし、さらに、光合成をする葉緑体を得た植物細胞は、自分で栄養を作り出せるから動かなくても良い。ただし、細胞の中は原形質流動で、ものすごく動く仕組みになっている。 附記細胞を持たないウィルス遺伝情報を伝える戦略が違う すべての生物は細胞から出来ている。細胞は細胞膜を通して物質交換を行う。動物細胞は酸素を吸って、炭酸ガスを吐き出す。細胞の中では、様々なタンパク質がつくられ、細胞は自らの能力で子孫を作り、その子孫にそれぞれの遺伝情報を託す。それがすべての生物の営みである。 しかし、ウィルスは全ての生物の基本単位である細胞を持っていない。硬い殻に包まれた遺伝情報。それがウィルスなのである。ウィルスの核は遺伝情報を保護しているだけで、細胞膜のように物質交換機能を持っていない。 そのうえ核の中には、エネルギーをつくるミトコンドリア、タンパク質をつくるリボソームなど、生物がその細胞の中に持っているさまざまな器官を一切持っていないのである。生物の細胞の中に入り込まないと子孫を作れないウィルスは本当に私たちと同じ生命なのであろうか。 生物の基本単位が細胞ならウィルスは生物ではない。しかし、生命とは遺伝情報であり、遺伝情報を次の時間と空間に伝える営みが生命の基本行動なら、ウィルスは生命体と言える。ただ、遺伝情報を次の世代に伝える戦略が、他の生物とは異なっているだけである。 細胞を離れて飛び回るレトロウィルス３５億年前に原核細胞が誕生したときから、生物は情報をＤＮＡに保存し、複製して子孫に伝えてきた。しかし、ウィルスの中には遺伝情報をＲＮＡテープに蓄えているものがいる。このＲＮＡウィルスの研究から、それまでの常識を覆す酵素が１９７０年に発見された。 その酵素はRNAからの情報をDNAに移すことが出来るため逆転写酵素と名付けられた。逆転写酵素が発見される以前、細胞の中でタンパク質をつくるときには、DNAの情報がRNAに転写され、RNAの情報がタンパク質に翻訳されると、考えられていた。そしてこの情報の流れは一方通行で逆には流れないと信じられセントラルドグマと呼ばれていた。しかしこの常識が逆転写酵素の発見でくつがえされたのである。 この逆転写酵素をもつRNAウィルスは、レトロウィルスと呼ばれ、白血病やエイズを起こすウィルスは、このレトロウィルスの仲間である。一方、その後の研究でこの逆転写酵素はウィルスに限らず様々な生物の細胞に潜んでいることが分かってきた。そして細胞の中にあるこの逆転写酵素はレトロトランスポゾンと呼ばれる、染色体の上を自由に飛び回れるミニ遺伝子をつくっていることもわかった。 DNAからRNAに翻訳される遺伝情報が、逆転写酵素でDNAに移されるときにその場所が変わるのである。基本的には細胞の中でしか移動できないこのミニ遺伝子が、細胞から飛び出して、別の細胞や個体に移れるようになった。それが、レトロウィルスだと言われている。つまり細胞の中だけを飛び回っていたレトロトランスポゾンが、細胞から飛び出せるように進化した。それがレトロウィルスであり、その時から遺伝情報の拡散と攪乱が始まったのである。 種を越えて遺伝子を運ぶウィルスDNAとRNAの両方を巧みに使い分け遺伝情報を未来に伝えるレトロウィルスの存在は、最初には癌を引き起こすウィルスとして発見された。そして、そのウィルスの遺伝子から癌遺伝子取り出してみると、なんとその遺伝子は宿主の遺伝子であることが分かった。つまり、レトロウィルスは宿主の癌遺伝子を取り込み、運んでいたのである。また、真核細胞からはイントロンをもたない偽遺伝子が数多く見つかる。こうした偽遺伝子も、レトロウィルスが持ち込んだ可能性がある。 こうしてみると、レトロウィルスは系統発生上まったく関係ない生物種の間で遺伝子情報をやり取りしている可能性がある。まさに自然界の遺伝子組み換えをレトロウィルスは行っているのである。 そして、レトロウィルスによって完成された新しい遺伝子を獲得した宿主は、進化の可能性を持つことになる。 レトロウィルスはその遺伝情報を逆転写酵素でRNAからDNAに換え、宿主のDNAの中に潜り込む。そして宿主の遺伝子の一部となって、未来に受け継がれてゆく。現在人間の遺伝子の中には、少なくとも２種類のレトロウィルスが住みついている。いつ人間の遺伝子の中に入ったか、わからないが、ウィルスとして細胞から飛び出す可能性は常に持っている。 生物がその遺伝情報をDNAテープに保存する前、生命はRNAとして存在していた。RNAワールドと呼ばれる時代のことである。しかし、RNAテープは壊れやすいため、DNAテープに情報を書き換え保存し、複製する生き方を生物は選んだ。それが現在の生物である。RNAワールドからDNAワールドに変わるとき、逆転写酵素が活躍した。 しかし、遺伝情報をRNAのまま持ち続けた生命がいる。それがRNAウイルスである。また逆転写酵素は移動する遺伝子を作り出し、その遺伝子が細胞を離れ自由に飛び回っているのが、レトロウィルスである。ウィルスはまさに細胞を捨てた遺伝情報そのものである。 |