パンスペルミアか超高速進化か――二つのシナリオが示す未来

全生命の共通祖先は既に免疫システムを持っていた：その意味とは？ / この図からわかるのは、LUCAが孤立した存在ではなく、既に多様化した生態系の中に組み込まれていたということです。図の根元に位置するLUCAからは、大きく三つの枝—古細菌（Archaea）、細菌（Bacteria）、そして真核生物（Eukaryotes）—へと分岐している様子が示されています。各グループ内には、古細菌ならLACA、細菌ならLBCA、真核生物ならLECAといった、それぞれの共通祖先が存在します。さらに、真核生物の枝内には、ミトコンドリアの祖先（Mito-LECA）や光合成細胞の祖先（LPCA）など、細かいサブグループも描かれており、これらは互いに影響し合いながら進化してきたことを示唆しています。加えて、赤い線で示される水平遺伝子伝播は、異なる系統間で遺伝子が交換されることで、LUCAが初期からさまざまな生物群と連携していた証拠です。すなわち、この図は、LUCAが既に多様な生物群のネットワークの中で進化を遂げ、互いに影響を与え合う生態系の一部であったことを明確に示しています。/Credit:Edmund R. R. Moody et al . Nature Ecology & Evolution (2024)

今回の研究がもたらした最大の意義は、地球最初期から生命が単に存在していただけでなく、外界の脅威（とりわけウイルス）に対抗するほどの“複雑なシステム”をすでに獲得していた可能性を具体的に示した点にあります。

42億年前といえば地球が形成されてからわずか3億年後で、火山活動や隕石衝突が絶えない、とても居住に適しているとは言い難い環境でした。

そうした不安定な時代に、LUCAは嫌気性の代謝や免疫機能を発達させ、ほかの微生物・ウイルスと“生態系的”なつながりを築き上げていたと考えられるのです。

これは、私たちが抱きがちな「初期生命＝極めて単純」という先入観を覆す結果であり、地球上における生命進化のスピードと多様化の可能性を再評価すべきだという強いメッセージでもあります。

さらに、パンスペルミア説が指し示すように生命が地球外からもたらされたのか、あるいは地球上で超高速の進化が起こったのかという大きな議論に対しても、新たな視点が開けました。

もしパンスペルミア説が正しいなら、宇宙空間を渡り歩く生命のタネは、すでに高度な機能を備えていたことになります。

一方、地球原初の苛烈な環境下で進化が爆発的に進行したとする説も、免疫システムが極めて早期に形成されたことを考えれば十分に説得力があります。

今後はゲノム解析をさらに拡張して、LUCAの代謝経路や免疫機構がどう進化してきたのか、他の微生物やウイルスとの“共進化”がどのように進んだのかを詳しく解き明かす研究が期待されます。

こうした知見は、初期の生命史のみならず、現代の生物学やバイオテクノロジーにも示唆を与えます。

CRISPR-Casシステムのように、太古の微生物由来の防御機能が最先端医療や遺伝子工学で活用されている事例はすでにありますが、LUCAの免疫システムまでさかのぼれるのであれば、その応用範囲はさらに広がるかもしれません。

また、「複雑な生命」は地球だけの奇跡ではなく、宇宙のほかの惑星や衛星でも類似の進化が起こりうるのではないか、という夢を抱かせます。

いずれにせよ、今回の発見によって、地球史の最深部から私たちまで連綿と受け継がれてきた生命の物語が、より豊かで驚きに満ちたものになったのは間違いありません。

今後、新たな化石や遺伝子データが見つかるたびに、私たちはより緻密で鮮やかな“始まりの章”を描けるようになるでしょう。

LUCAの真の姿を追い求める研究は、生命とは何か、そして私たちはどこから来たのかという根源的な問いに、これまでになかった光を当て始めています。

元論文

The nature of the last universal common ancestor and its impact on the early Earth system
https://doi.org/10.1038/s41559-024-02461-1

ライター

川勝康弘: ナゾロジー副編集長。
大学で研究生活を送ること10年と少し。
小説家としての活動履歴あり。
専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。
日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。
夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。

編集者

ナゾロジー 編集部