新たな研究によると、数10億年前、地球の若い大気が自然に生命に不可欠な硫黄系分子を生成していた可能性があり、これまでの想定を覆すものだ。コロラド大学ボルダー校の研究者らが古代の条件をシミュレーションし、シスチンやタウリンなどのアミノ酸の生成を発見した。この発見は、生物が現れる前に惑星が生命の構成要素で備蓄されていた可能性を示唆する。
12月1日にProceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された、CU Boulderの科学者らと共同研究者の研究は、生命が存在しない初期地球の大気が硫黄バイオ分子を生成できたことを明らかにした。第1著者のNate Reedは、NASAのポスドクフェローで、CU Boulderの化学科およびCooperative Institute for Research in Environmental Sciencesで研究を行い、「本研究は生命の最初期段階の進化を理解する助けになるだろう」と述べた。
硫黄は生命に不可欠で、タンパク質を形成するアミノ酸に含まれる。炭素と同様だ。従来、科学者らはアミノ酸などの有機硫黄分子は生物が生成してからしか形成されないと考えていた。初期地球条件の過去のシミュレーションでは、これらの分子の有意な量が得られることはまれで、得られた場合でも広範に起こり得ない特殊な条件が必要だった。
この見解は、James Webb宇宙望遠鏡が系外惑星K2-18bの大気でdimethyl sulfide（現代の海洋藻類由来の硫黄化合物）を検出し、生命の可能性を示唆した際に注目を集めた。しかし、Reedと上級著者のEllie Browne（化学教授、CIRESフェロー）の以前のラボ研究では、光と基本ガスでdimethyl sulfideが非生物的に生成可能であることが示された。
新たな実験では、メタン、二酸化炭素、硫化水素、窒素の混合物を光にさらし、生命以前の大気条件を再現した。Browneは課題を指摘：「硫黄を扱うのは難しい…生成物の極微量を測定できる機器が必要だ。」高感度質量分析計を使い、代謝に欠かせないシスチン、タウリン、coenzyme Mを特定した。
推定によると、古代大気は1オクティリオン個の細胞を維持できるほどのシスチンを生成できた——現在の1ノニリオンよりはるかに少ないが、新興生態系には十分だ。Reedは「今ほどではないが、生命のない環境でそれだけのシスチンは多かった。生命が始まりつつある世界規模の生態系には十分かもしれない」と語った。
チームは、これらの分子が表面に降り注ぎ、生命の起源のための化学を提供したと推測する。Browneは「生命の開始には火山付近や熱水噴出孔のような特殊条件が必要だっただろうが…我々の結果は、非特殊条件下でこれらの複雑分子がすでに広範に存在していた可能性を示し、生命の開始を少し容易にしたかもしれない」と付け加えた。