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2016年10月31日 (月)

生命誕生に関わる、海底での有機分子の濃縮秩序化=生命化過程

【概況】
38~35臆年前(有機分子の濃縮秩序化=生命化過程)

隕石衝突で局所的には還元的大気になるが、それ以外は酸化的な大気のまま。他方、海中では、生物構成材料のほとんどを占めるアミノ酸など親水性有機分子は粘土鉱物と親和的であるため、吸着されて海底に堆積することで濃縮される。また、堆積物内は還元的環境にあるので、有機物は分解されずにのこる。

堆積した、粘土は圧密作用で水が抜けていき、有機物はより接近する。そのような、堆積物(粘土層)はプレートの沈み込み部分で地下に引きずり込まれ、高圧・高熱の続性作用を受ける。その結果、アミノ酸は、脱水重合で、最小のタンパク質として高分子化していく。

他方、海表に浮かぶベンゼンなど疎水性の有機物は、宇宙線、紫外線、酸化的大気の影響で、無機物に分解されるが、粘土に付着した有機物は海底に沈殿したことで、その影響を逃れる。

しかし、遠赤外線領域の電磁波は、深部まで到達する?ため電磁波に円偏光の遠赤外線≒秩序化エネルーが含まれており、L型アミノ酸選択と、更なる高分子化を促し始生命が誕生する。乱雑は熱エネルギーとは異質の、秩序化された高いエネルギーである円偏光電磁波で、エントロピーを下げる過程である。

このとき、膜も必要になるが、当初は無機物で代用していた可能性がある。同時代の、チャートという堆積岩中に多く含まれる、純度の高いシリカは、容易に原核細胞程度の羽毛状の小胞を形成する。初期生命は、これらを利用し、その後、有機物に置き換えた可能性がある。

この過程で、最初に獲得した機能は代謝で、分裂や遺伝機能はその後、の進化の中で獲得していったと推定される。それは、秩序化エネルギーの受信で、いわば生きた状態になってから、遺伝という次世代に生命を引き継ぐ高い機構が作られたと考えるほうが自然だからである。

逆に、RNAやDNAワールドが先にあったとすると、生命でもないのに何故そんな高分子が先に出来たのか?それはいつから生命になったのか?高熱の中でどうやって生き延びたのか?などの疑問に答えられない。これは、遺伝子還元主義ともいえる倒錯した思考である。

【大気・海洋関係】
《隕石衝突減少期の、大気組成と化学反応》
・気体組成
100℃付近では反応は左⇔右で平衡反応(酸化・還元反応)
2NH3⇔N2+3H2
CH4+2H2O⇔CO2+4H2
2H2O⇔2H2+O2
低温のため分子は低速運動→水素(還元剤)も引力圏にとどまる。→酸化・還元的大気環境"

【根拠理論など】
・粘土粒子の表面はマイナスに帯電しており、粒子同士が反発し、コロイド状の分子はそのままでは沈下しないで水中を漂ったままになる。そこに、プラスに帯電した鉱物や粘土親和性の親水性有機物がくっつくと、電気的反発が小さくなり、互いにくっつき合い、沈殿し堆積する。

・この時期、地磁気はまだ形成されていないため、宇宙線が多量に到達し、オゾン層も無いため、紫外線が直接到達するので、海表付近の有機物は分解されやすい。

・海の中に浮かぶ有機物は、大量の水のため分解反応が卓越し高分子にならない。つまり、従来説の、広大な海に浮かぶアミノ酸などが、自然にくっつくという現象は化学的にありえない。

・粘土鉱物堆積物内は還元的になり、有機物の分解が抑制されるので、そのまま存在できる。

・還元性の高い粘土鉱物の中という環境で、地下3~4キロ相当の圧力と熱を加えると、アミノ酸は高分子化し、最小のタンパク質付近までの大きさになること及び高圧環境では合成された有機物は安定度を増すことが実験で確かめられている。

・生物有機分子の水溶液に光を当てると円偏光というらせん状に光になる。それゆえ、円偏光の光に中では光学異性体のうち片側だけ選択されるという仮説。最近、星・惑星の誕生領域の赤外線が、周辺の磁場など影響により、螺旋運動を伴う円偏光という赤外線(電磁波)として複数の場所から観測された。その影響範囲は、太陽系の600倍にも及ぶ。

・現在の、有機分子の非生物的化学合成にも粘土鉱物のカリオナイトが触媒として利用されている。また、医療分野で、モンモリナイトという粘土鉱物が、ヘムタンパク質や視タンパク質のロドプシンの代替物質として機能するという報告がある。

・シリカ小胞は、現代では薬を内包する医療用の新素材として研究されている。

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