最終更新日: 2025 年 8 月 29 日

無気力から生活へ

同じ基本的なレンガ

宇宙のすべての物体と私たちは、同じ基本レンガ、同じ粒子、同じ星屑。私たちを構成する粒子は、アミノ酸、原子の集合体、モノマー、ポリマー、高分子、タンパク質に組み立てられ、これらは生物の細胞機能の基礎となります。

これらのタンパク質の構造と立体配座は、その機能を決定します。私たちの現在の知識に基づいて、生命の概念的な定義はありますか?そうではないようですが、この質問は根本的なものであり、誰もが生命とは何かを知っているという印象を持っていますが、生物学者も医師も生化学者も物理学者も宇宙生物学者も、さらには哲学者も含めて、誰もそれに答える方法を実際には知りません。さらに驚くべきことに、生命という言葉の背後には形而上学的共鳴があるため、彼らはこの質問をまったく好まないのです。

生命、時間、物質などの基本的な概念を定義するのは非常に困難です。それでは、私たちが地球上で観察している生き物について話しましょう。現在の生物または生物の定義は何ですか? ここでも専門家らは議論の余地のない概念的定義を与えているのではなく、生物を定義する一連の特性を列挙している。多くの場合、これらの定義には「生命」という用語が含まれており、生命の概念や存在を前提としています。言い換えれば、これらは人生の定義ではなく、人生の比喩です。

生命または生活の定義の例:

生命とは、生物体の存在様式です。
生物には、私たちの地球に生息し、生命を授けられているすべての生物が含まれます。
生命は化学プロセスであり、そこから生物が生じます。
生物は、自律性を維持しながら環境と物質やエネルギーを交換し、自然選択によって繁殖し進化するときに生きていると言われます。
NASA によれば、生命システムとは、独自に製造された半透膜によって空間的に区切られ、自己維持が可能なシステムであり、エネルギーおよび/または外部要素から独自の構成要素を製造することによって再生することができます。

これらの定義では、生命は自己組織化されたシステムであり、物質と結びついた神秘的なメカニズムであることがわかります。しかし、これは、私たちが生命の正確な性質や、生物と無生物の境界がどこにあるのかをまだわかっていないことを示しています。

生命が誕生する条件を作り出すメカニズムとは何でしょうか?

無生物と比較すると、生物は環境から得た物質からそれ自身の物質を形成する化学システムです。生命体は、自己複製に必要なエネルギーを自ら供給します。そこに謎があります。

生物と無生物は、星、銀河、星雲、惑星を創造した同じ物質でできています。地球上では、無生物から生命への移行はおそらく約 40 億年前、最初の有機分子が再生されたときに水中で起こりました。原始細菌の生命は、地球の形成から 10 億年も経たないうちに急速に出現しました。この非常に単純な生物では、すべての機能、特に複製の機能が非常に複雑であるため、原始細菌はすでに生命の高度な段階にあります。

地球上の生命を観察すると、物質が偶然にも複雑さのはしごを徐々に登っていく能力があることがわかります。しかし、生物と無生物の境界線はどこにあるのでしょうか?言い換えれば、生命の誕生を可能にする分子の集合体とは何でしょうか?

炭素は、大質量星の中心部で元素合成（3 つのヘリウム原子核の融合）によって生成され、その後、爆発時に宇宙に放出されます。私たちの化学は、炭素原子、アミノ酸の骨格の上に構築された小さな分子の建物から始まりました。

科学者たちは炭素分子、特に生物学的特徴である 12C に基づいて生命を創造しようと試みていますが無駄に終わっています。もうひとつの研究対象は分子考古学で、目標は化石化した原始分子を発見することだが、最古の生命の痕跡（化石化した細菌）は約35億年前に止まっている。考古生物学者らは、最古の堆積物中に、約38億年前に遡る12Cが豊富な有機分子を発見した。

生命は私たちにその秘密を隠しているため、科学者たちは他の場所で生命を発見できることを期待して、宇宙や火星に目を向けています。可能な限り単純な化石化した生命システムを見つけることは、すでに大きな課題です。

生き物は複製可能な情報を持っています。

この問題を通常の物質の原始的な構成要素から考えると、元の物質、クォーク、核子、原子が温度とともに移動することがわかります (熱は粒子の撹拌を直接変換します)。

絶対零度 (-273.15 °C) では、物質は最小エネルギーの状態にあり、そのエントロピーはゼロであり、その結果「粒子の完全な不動性」が生じますが、量子物理学では、ハイゼンベルクの不確定性原理に従って、粒子は常にゼロではない運動量を持ちます。

絶対零度を超えるとすぐに、粒子は撹拌され、組織化され、純粋な原子 (つまり、単一の化学種、H、N、Fe…) に集合し、その後、他の種と偶然混合する前に単純な分子体 (H2、N2、Fe…) になり、単純な電気的に中性の分子、共有電子 (共有結合) である特定の形状を持つ原子集合体を形成します。

それまでは物質の活動は比較的よく理解されており、この段階では物質を生き物として考えることはできず、単に環境中の移動に応じて電磁力のおかげで集合するだけです。

物質にはデザインも知性も意図も特定のプロジェクトもありません。それは環境によって簡単に操作されるだけでなく、ナノ粒子を製造するときに人間によっても簡単に操作されます。分子集合体は、熱撹拌やある位置から隣接する位置へのランダムな原子ジャンプの影響を受けて、多様で安定した化合物を形成します。

媒質中を運ばれる原子が多ければ多いほど、原子や分子の偶然の動きはより秩序立ったものになります。エルヴィン・シュレディンガー（1887 – 1961）が 1944 年のエッセイで述べたように、それは「無秩序からの秩序」です。

これらすべての自然に安定した分子の中には、結晶構造 (繰り返しのない) を持つ固体分子や無秩序な分子が含まれます。非常に少数の原子から、ほぼ無限の数の組み立ての可能性が生まれます。 2 つの原子間の出会いはそれぞれ、それらの電気陰性度、つまり電磁結合を形成する相互作用の能力に依存します。

化合物は、化学結合によって結合されたいくつかの異なる化学元素の分子です。時々、偶然に化合物が自己組織化して共有結合を形成します。

原子間の集合体には 3 つのタイプがあります。

イオン結合: これらは、原子による 1 つ以上の価電子 (化学結合に関与する周辺層の電子) の損失と、別の原子によるこれらの電子の捕獲によって生じる結合です。このタイプの結合は通常、フッ素 = 4 とフランシウム = 0.7 の間で、ポーリングスケールで 1.7 以上の非常に高い電気陰性度の差を持つ元素間で確立されます。
共有結合: 結合した原子はそれぞれ 1 つの価電子を共有して、2 つのエンティティ間で共有される電子のペアを作成します。このタイプの結合で結合した元素の電気陰性度の差は、ポーリングスケールで 0 または < 1.7 です。
共有配位結合: これらは 2 つの原子間の共有結合であり、結合で共有される 2 つの電子は同じ原子に由来します。

要約すれば

物質の活動がその性質を変えるのは、巨大な分子構造物に巻き付けられた炭素原子の骨格上に構築された特定の化合物からであるようです。

これらの構造の組み立てと形状によって、製造計画の一部となる化学的機能が決まります (自己複製の最も節約的で簡単な方法)。この製造計画には、システムの再構築を可能にするすべての情報が含まれています。

この瞬間から生命が始まり、システムは生きていると見なされます。

ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ (1821 − 1894) 「もし不活性物質から生物を誕生させるという私たちの努力がすべて失敗したとしたら、生命にはかつて起源があったのか、生命は物質と同じくらい古いのか、そしてある天体から別の天体に運ばれたその細菌は、好ましい土壌が見つかった場所では発達しなかったのではないか、ということを自問することによって、完全に正しい方法で進んでいくように私には思えます。」

注意：元素の電気陰性度は、別の元素と化学結合を形成する際に電子を引き付ける能力を特徴付ける量です。