01 地球と生命

情報を残す仕組みは、 どう生まれたのか

過去の反応の痕跡が層を越えて残り、次の世代へ受け継がれていく可能性を表したコンセプトアート

前の章では、地球で進んでいた化学反応と、分子の並びを写す仕組みが、少しづつ結びついていく道筋をたどりました。反応するだけだった物質が、その結果の一部を次へ残せるようになる。そこから、生命の長い歴史が始まります。

ただ、何かが残るだけでは十分ではありません。残された違いが次の反応を変え、その違いがさらに次へ受け渡される必要があります。現在の生命では、その役割の多くをDNAが担っています。私たちの体をつくる細胞にも、目には見えない長い分子の並びが残されています。

では、生命はいつから、このような「続きを残す仕組み」を持つようになったのでしょうか。

残されたのは、完成した姿ではなかった

一つの生命は、いつか終わります。細胞も体も、同じ形のまま永遠に残ることはできません。どれほど長く生きた生物でも、その体そのものが次の世代へ手渡されるわけではありません。それでも生命は、何十億年もの時間を越えて続いてきました。

次の世代へ渡されたのは、完成した体ではなく、もう一度つくり始めるための仕組みでした。現在の細胞では、DNAの並びが読み取られ、その一部がRNAへ写され、タンパク質をつくる過程へつながります。タンパク質は細胞の形を支え、物質を運び、数多くの反応を進めます。

ただ、DNAだけを取り出しても生命にはなりません。DNAを写す分子、読み取る分子、材料を供給する反応、内側と外側を分ける膜。情報は、こうした仕組みの中で初めて働きます。

生命が受け継いできたものは孤立した記録ではなく、分子の並びと、それを写し、読み、働きへ変える関係そのものです。

並びを持つ分子が、働き始める

現在の生命では、保存を担うDNAと、多くの反応を担うタンパク質が役割を分けています。ただ、生命の始まりに、この分業がすでに完成していたとは考えにくいでしょう。

DNAを正確に複製するには複雑なタンパク質が必要で、そのタンパク質をつくるにはDNAやRNAに残された情報と、それを読み取る仕組みが必要です。どちらかが先に完成していなければ、もう一方もつくれないように見えます。

折りたたまれたRNA状分子が周囲の物質を引き寄せ、化学反応を助ける様子を表したコンセプトアート

RNAは、ただ運ばれるだけの記録ではありません。並びを持つことと働くことが、まだ完全には分かれていなかった時代の痕跡なのかもしれません。

並びが写されると、過去が次へ渡される

働くRNAが一つ生まれても、それが壊れれば、そこで終わります。生命の歴史が始まるには、その並びが別の分子へ写される必要がありました。RNAの単位は決まった相手と結びつきやすい性質を持っているため、一本のRNAが型になれば、それに対応した並びを持つ新しい鎖をつくることができます。

ただ、型に沿って新しいRNAをつくるだけでは複製は完了しません。できた鎖は型から離れ、再び折りたたまれ、次の反応に加わる必要があります。結びついたままでは、型も新しい鎖も次の働きへ進めません。

それでも、静止した一つの条件では難しい反応が、濡れる、乾く、集まる、離れるという環境の変化によって順番につながる可能性が見えてきます。生命の情報は分子だけから生まれたのではなく、分子と動き続ける地球との関係の中で残され始めたのかもしれません。

一つの分子から、役割の分担へ

RNAは、並びを持ち、反応にも関われる柔軟な分子です。その一方で、長い内容を安定して保つには弱いところがあります。反応しやすいからこそ壊れやすく、受け継ぐ内容が増え、反応の種類が多くなるほど、一つの分子がすべてを担うことには限界が生まれます。

一つの分子が担っていた保存と反応の役割が、DNA、RNA、タンパク質へ分かれていく様子を表したコンセプトアート

2022年の研究では、RNAに残る特殊な構造を利用し、RNA上で短いペプチドが成長し得る化学経路が示されました。さらに2025年には、タンパク質酵素を使わず、中性の水中でRNAへアミノ酸を結びつけ、ペプチドが結合したRNAへ進む反応が報告されています。［3］［4］

これらは初期地球で同じ過程が起きた証拠ではありません。ただ、RNAとペプチドが別々に完成してから出会う必要はなく、早い段階から化学的に結びつき得たことを示しています。保存するもの、伝えるもの、働くものが分かれたことで、生命はより多くの関係を保てるようになりました。

並びが、働きを呼び出す仕組みになる

分子の並びが残されても、それだけでは新しい働きは生まれません。並びと働きの間に、対応関係が必要です。現在の細胞では、RNAに並ぶ三つの単位が一つのまとまりとして読まれ、それぞれに対応するアミノ酸がつながれていきます。この対応が遺伝暗号です。

遺伝暗号によって、核酸の並びはタンパク質の並びへ置き換えられます。ここで初めて、保存された分子の並びが、異なる分子の形と働きを呼び出せるようになります。

残された違いが、未来をつくる

情報を残す仕組みは、完全な写しをつくるためだけに生まれたように見えるかもしれません。ただ、複製は完全ではありません。分子を写す途中で単位が入れ替わり、一部が失われたり、同じ部分が増えたりすることもあります。

多くの違いは、働きにほとんど影響しないか、仕組みを不安定にします。その中に、置かれた環境で以前より続きやすくなる違いが含まれることがあります。生命が未来を予想し、必要な変化を選んでいるわけではありません。先にさまざまな違いが生まれ、その時の環境の中で続いたものが、次へ多く残されます。環境が変われば、続きやすい違いも変わります。

正確すぎて何も変わらなければ、新しい環境へ進むことはできません。一方で、違いが多すぎれば、それまで続いてきた仕組みを保てません。過去を保ちながら、少しだけ違う続きを始める。その釣り合いが生まれたことで、生命は一世代ごとにすべてをやり直す必要がなくなりました。

生命が残したのは、完成した姿ではない。
次の世代が、その続きを始めるための仕組みだった。

分子の並びが受け渡され、そこに生じた違いがさらに次へ残るようになると、生命は長い時間の中で変化を積み重ねられます。ただ、情報と反応が水の中へ散らばったままでは、一つのまとまりとして続くことができません。必要な分子を内側へ集め、外側とは異なる状態を保ち、反応と複製を同じ場所で続ける境界が必要でした。

次の旅では、情報と反応を内側へ抱えた、最初の細胞の姿をたどります。

出典・参考文献

  1. Nissen, P. et al.（2000） The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis Science, 289, 920–930.
  2. Salditt, A. et al.（2023） Ribozyme-mediated RNA synthesis and replication in a model Hadean microenvironment Nature Communications, 14, 1495.
  3. Müller, F. et al.（2022） A prebiotically plausible scenario of an RNA–peptide world Nature, 605, 279–284.
  4. Singh, J. et al.（2025） Thioester-mediated RNA aminoacylation and peptidyl-RNA synthesis in water Nature, 644, 933–944.
  5. Vetsigian, K., Woese, C. & Goldenfeld, N.（2006） Collective evolution and the genetic code Proceedings of the National Academy of Sciences, 103, 10696–10701.