生命は落雷から誕生した？　放電がDNAの必須要素を生成：米英研究

落雷の高音、希少な鉱石を生成

シュライバーサイトとは、鉄とニッケルがリン化してできる、珍しいタイプの鉱石だ。水と反応することで、環境中にさまざまなリン化合物を放出する。リンはDNAやRNAを構成する必須要素であるだけでなく、細胞膜の形成や、あらゆる生物がエネルギー源としているアデノシン三リン酸の生成などにも欠かせない。生命にとってなくてはならない存在だ。

生命がどのようにリンを獲得したのかについて、これまで落雷に注目した学説は存在しなかった。もちろん40億年前といえど、地球上にリンが存在しなかったわけではない。しかし、その大部分は硬い鉱石の内部に閉じ込められており、とても生命の一部として利用できる状態ではなかったはずだ。

だが、落雷がフルグライトを形成し、そこにシュライバーサイトが含まれるというのなら、この問題は一気に解決する。ヘス氏たちの研究チームは、自然科学を扱う学術誌『ネイチャー コミュニケーションズ』に寄せた論文のなかで、そのしくみを次のように説明している。

落雷を受けた地表のポイントは高熱を帯び、摂氏約2700度にも達する。この熱がリンと鉄など鉱物中の元素の反応を促し、水溶性のシュライバーサイトを生成する。降雨や海面変動などで当該部分が水面下に沈むと、そこから水溶性のリン化合物が溶出し、生命に必須のリンを生み出すというわけだ。

問題は、地球上の生物が命をつなぐのに十分な量のリンがこの過程だけで得られるかどうかだ。その点においては、40億年前当時の気象条件がヘス氏たちの説に味方した。

初期の地球では、現在よりも大量の二酸化炭素が大気中に存在し、これにより温暖化現象が起きていたと考えられている。一般に、大気の温度が上昇すればするほど雷はより頻繁に発生し、その規模も大きくなる。生命の誕生前後には、年間10億から50億回と、最大で現在の9倍程度の数の雷が発生していた。研究チームの試算により、このうち最大で10億回ほどが地表への落雷に至っていたと判明している。

一方、シカゴ郊外に出現したフルグライトは、全体の0.4％ほどがシュライバーサイトで構成されていた。これらの数字をもとに推定を進めたところ、少なくとも毎年110キロ、最大で11トンほどのリンが生成されていたとの結論が得られた。地球上の生物の成長と繁殖を維持するのに十分な量だ。

ヘス氏の専門は地質学だ。しかし、シュライバーサイトが生命誕生に重大な貢献をしたと知るやいなや、「私たちの研究の主眼は完全にシフトしました」と氏はスミソニアン誌に打ち明けている。こうして、少し珍しい落雷による鉱物を研究するだけのはずだった氏のプロジェクトは、期せずして生命誕生の謎の手がかりを掴むこととなった。