７ 生命とは何か ７ 生命とは何か • 生命とは何か：生命の定義 • 生命の起原：生命は物質から生まれた • 生命の歴史：ヒトへの進化は奇跡か • 死とは何か：生命の人工合成 生命の定義 • “active maintenance of normal and specific structure” 正常で特異的な構造 の積極的な維持 Haldane • 生命は定義するより研究する方がやさしい Pauling 生命とは何か 生命の特徴は １ 自己増殖 ２ エネルギー代謝 •生化学・分子生物学の「定義」は •増殖の主要部品は「核酸」 •代謝の主要部品は「タンパク質」 •生命は核酸をソフトウェア、タンパク質をハー ドウェアとし、進化してきた化学機械 生命とは何か 生命は進化する情報機械である ソフトウェア 役 割 ハードウェア 生命情報の 生命情報の 保存 処理 生 体 の 成 分 遺伝子 細胞・酵素 名 化学的な実体 核 酸 たんぱく質 (DNA/RNA） 生命の構成元素 細胞成分 遺伝子 膜、酵素 化学的実体 核酸 タンパク質 構成分 塩基、糖、リン アミノ酸 酸 Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ， Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ Ｐ 構成元素 原始地球上の分 子 ＣＨ４、ＮＨ３、Ｈ２ ＣＯ２（ＣＯ）、Ｎ２、Ｈ２Ｏ リン酸塩 生命の元素は宇宙に多い元素 • 元素はBig Bangのあと、30万年くらい経 過して温度が下がってから作られた • 最初にできたのはほとんど水素だった • 初期の星は水素だけで作られていた • 星が一生を終わるとき爆発を起こし(超新 星爆発）炭素、酸素、窒素などが作られる • 宇宙に多い元素は水素、(ヘリウム）、酸素、 炭素、窒素ーーーこの順は生命の元素の 順と同じ 宇宙・生体・海洋の元素 タンパク質を作る２０アミノ酸は どのようにして選ばれたのか？ これは未解決の謎 核酸の塩基はなぜ４種か？これ も謎 生命の起原 これらの謎や生命の定義は生命が どうのようにして始まったかを調べる と分かるだろう 化学進化概念 化学進化を進めたエネルギー源 • ４０Ｋなどの放射線 0.3 Ｘ1020cal/y • 150nm以下の紫外線 0.08 • 火山などの熱 0.04 • 隕石衝突 0.05 • 雷 0.05 Millerの実験 下のフラスコは 海、上は大気 圏を表す。放 電は雷の代わ り、冷却管で 冷えて水滴、 すなわち雨は 海へ戻る 生命の部品は簡単に作れる • 化学進化実験ではアミノ酸、糖、核酸塩基,酢 酸等の有機酸、ポルフィリンなど生命の基本 部品となる有機物が原始地球や宇宙で合成 されることを証明した • この実験の結果は、さらに隕石や彗星にもこ れらの物質が存在することで裏付けられた • 生命は物質から生まれた 生命の歴史 化石を辿る研究 ー原始生命はいつ誕生したかー 生命はどうのような進化を遂げて きたか 放射性元素は時計である １４Ｃによる年代決定 他の時計 40Ｋ 87Ｒｂ 13.5億年 480億年 235Ｕ 7億年 138Ｕ 44.7億年 微化石；最古の化石？ • 化石の証拠は３５億年前までたどること が出来る？ • 生体分子の化石＝化学化石は４０億年 前に生命が生まれていた可能性を示し ている 地球生命史 • 物質から生 命までの化 学進化の 時間は、原 始細胞から ヒトへの進 化の時間 の1/12にも 当たらない 酸素の発生と生物進化 • 原始地球には酸素がほとんどなかった • 30-35億年前からシアノバクテリアが光合 成を始め酸素が放出された • 酸素は毒物で、当時多くの生物が絶滅し た • 一部の細菌は酸素のないところへ逃げ込 んだ：嫌気性生物 • 一部は酸素毒性を解除する酵素を身につ け（カタラーゼなど） • 逆に酸素を利用し始めた：酸素呼吸、好気 性生物 酸素の発生は生物を上陸させた オゾン層の成立により陸上が安全なすみか となった ３Ｏ２→２Ｏ３ 恐竜の絶滅 中生代は恐竜の時代、２億年前から６５００万 年前 １０ｋｍ径の大隕石：メキシコのユカタン半島 に落下 その後に哺乳類、被子植物の時代がきた 全球凍結＝Snowball Earth • 2回あった 27億年前 と 13億年前 • 地球全体が凍ったー海も凍り、陸の上は 1000メートルもの氷があった • 大気中の二酸化炭素、メタンの量の変動が 引き起こした 全球凍結後に進化が爆発して いる • 最初の全球凍結後に大気中に酸素がたまり 始め、真核生物が誕生した • 2回目の全球凍結の後で大型の生命＝多細 胞生命が生まれた • なぞー生命はどのようにして生き残ったのか 生命史は宇宙が作った • 過去にも何回もの絶滅があった • ２億３千万年前の絶滅では、当時の生物の９ ０％までが消えた • 地球上では「幸運」が続いたのかも知れない 死とは何か：死生学 • 哲学、倫理学、宗教学、社会学などの人文科 学と法学、教育学など社会科学と医学・看護 学、生命科学など自然科学にまたがる学際 領域 • 「死」について、「生」について、そして「死」と 「生」との関わりに関する学問 • 具体的には、医療意思決定、精神医療と刑 事責任の問題、優生思想、葬送文化、看取り をめぐる生命倫理、多様な宗教における死生 観の意義、動物の倫理などが課題 生物の寿命 • 細菌には基本的に寿命はない→生命は（環境条件 さえよければ）永続する • 屋久杉に寿命はあるか？ • 哺乳類ではおおよそからだの大きさに相関している • 多細胞生物では、細胞が分業し、生殖細胞は永続 している。死は生殖細胞を支えるための「装置」だけ の問題である • 生命のとって、死はないのでは？ 生と死の境界は何か • 一見、死は誰にも判定できるように思えるが、 難しい。細胞も組織も培養できる • たとえば哺乳類の死体は死後すぐなら生殖 能は残っている、体もほとんど同じ状態で 残っている、代謝能は次第に停止に向かう • もし代謝能の停止が「死」であれば、物理化 学的には状態の変化であり、これは人工的 に戻せる 下等生物では生と死の間は自 由に行き来できる ウィルスは物質として保存した後再 生できる 微生物は凍結乾燥して保存し、生き 返らせることが出来る（スルメはイカ に戻せる） ウィルスは合成も出来る 最近、細菌の人工合成にも成功して いる 自然界では生と死の間を行き来している？ • 自然界に存在する細菌の９９％は「難培養 性」 • 一部は条件次第で「蘇生」できる状態である らしい • 研究室では、土壌細菌の蘇生技術も出来つ つある 再生医学は死をなくせるのではな いか 哺乳類のような高等生物でも脳を含めすべての 臓器組織は間もなく「再生」出来る技術が完成 する→死はなくなるのでないか（技術として使用 するかどうか、テクノロジーアセスメントの問題 は別である） 生命の合成：人工生命 1935 W.M.Stanley タバコモザイクウィルス の結晶化に成功 • 1955 H.Frankel-Conrat ウィルスの再校 正に成功 物質から生きたウィルスを作っ た 生命合成ーゲノムの化学合成 • 2002 人工ウィルスの合成に成功(ポリオ） • 2010 J.Craig Venter 細菌の人工合成に成功 細菌Aのゲノムを化学合成し、これを細菌Bの細 胞内に導入し、細菌Aに変換する 合成したゲノムには名前や格言を書き込んで あったという What I cannot build, I cannot understand
© Copyright 2024 ExpyDoc
