科学物語り｜宇宙創成からAIまで

生命の誕生に欠かせない条件の一つは、大気中のガスが適切に「還元」されること、すなわち電子が二つずつ加えられて二酸化炭素(CO2)がギ酸イオン(HCOO-)に、さらにホルムアルデヒド(CH2O)となり、続いてメタノール(CH3OH)となり、生命の構成要素となる前駆物質が生成されることである。なお、炭素は固体・液体・気体の状態を絶えず変化させながら海・大気・生物間で活発に循環しており、「炭素循環」は短期的、長期的な二つの異なるサイクルで構成されている。

アルカリ熱水孔の細孔に生息し、天然のプロトン勾配に依存していた単純な細胞の集団が自然選択により進化し、細菌と古細菌の最後の「共通祖先LUCA」が生じた可能性を示すことができる。地球であろうと、宇宙のどこかであろうと、最も現実的に生命を生成しうる環境は「アルカリ熱水噴出孔」であると考えられる。

熱力学の原理に基づいて「細胞」を一から作るには、制約のある流通反応システムの中で、反応性の高い炭素と化学エネルギーが原始的な触媒の下で連続的に流れる必要がある。カンラン石が水と反応して形成される蛇紋岩から成る「アルカリ熱水噴出孔」だけが必要な全ての条件を満たしていることが明らかになった。

エネルギーは生命の進化の要であること、そしてすべての生命体は、ほとんど同様の呼吸鎖を介した「レドックス（酸化還元）反応」でそのエネルギーを獲得し、薄い膜を隔てた「プロトン勾配」という手段によってエネルギー媒体分子である「ATP（アデノシン三リン酸）」の生産を促進することが語られる。

「太陽系の誕生とその構造」に続いて「地球の誕生と原始進化」が語られる。地球の大きな特徴、すなわち「海水の存在」と「それを媒介とした海洋地殻の変質とマグマの生産」、これが「生命」という革新的な有機システムを誕生させるきっかけを創り出したことが理解できる。

宇宙は、「インフレーション理論」が提示するような極超短時間の未曾有な膨張を伴う壮大な爆発「ビッグバン」を起源とする。そこでは、私たちが知覚できる「物質」は約5％を占めるに過ぎず、27％は未知の「ダークマター」、残りの68％はほとんどその性質が理解されていない「ダークエネルギー」である。このダークエネルギーこそが、宇宙の膨張を駆動していると考えられている。