宇宙の電離放射線がオリビン表面でペプチドと有機リン酸塩の生成を引き起こす

過酷な宇宙で生命の断片を作る

生命の起源を想像するとき、通常は初期地球の海や温泉を思い浮かべ、宇宙の方はあまり見ません。しかし隕石や小惑星試料は、アミノ酸から単純な糖まで、宇宙が生命の基本的成分で満ちていることを示しています。本研究は大胆な問いを投げかけます：鉱物の塵と持続的な宇宙放射線だけで、生命のより高度な分子が宇宙で直接組み立てられることはあり得るのか？ 中国の宇宙ステーション上で検証された答えは「はい」です。

宇宙塵が隠れた化学工房になる

研究者たちはフォルステライト（鉄・マグネシウムのケイ酸塩）に注目しました。これはオリビンの一般的な形態で、隕石や火星・月の塵、星間粒子に見られます。研究では小さなこの鉱物粒子を、いくつかのアミノ酸（タンパク質の構成単位）やヌクレオシド（RNAやDNAの構成単位）を含む溶液で被覆しました。水を凍結乾燥で除去した後、鉱物–有機混合物を中国の宇宙ステーション外部に取り付けられた曝露装置に取り付け、数か月にわたり宇宙に見られるのと同程度の低線量の電離放射線で照射しました。

単純分子から小さな鎖へ

試料が地球に戻ると、チームは高精度の化学解析で変化を調べました。その結果、フォルステライトと長期の低線量宇宙放射線の組み合わせが、アミノ酸を二量体ペプチド（2つのアミノ酸がタンパク質で見られるのと同じ結合で結ばれた短鎖）に繋ぎ合わせていることが分かりました。これらの生成物は放射線がないと現れず、鉱物が無い場合や地上で短時間に高線量を与えた対照でははるかに稀でした。フォルステライトは壊れやすい有機物を単に保護しただけでなく触媒のように働き、生成される二量体の種類と量を増強しました。リンを多く含む添加物があると、いくつかの収率は40倍以上に増加しました。

生命のエネルギー担体に電荷を与える

生命にはアミノ酸の鎖だけでなく、エネルギーを運び遺伝情報を保存する分子も不可欠です。この点を調べるため、研究者らは反応性のリン化合物であるリン酸ナトリウムトリメタリン（sodium trimetaphosphate）とヌクレオシドを鉱物被覆試料に加えました。宇宙放射線下で、この組み合わせはヌクレオチド（リン酸基が付いたヌクレオシド）を生成し、RNAの構成単位やATPのような重要なエネルギー分子に近いものが得られました。生成物の一つであるアデノシン一リン酸（AMP）の一形態は特に多く検出され、現代の生物が好む結合位置に強い選択性を示しました。これらのヌクレオチドは鉱物がなくても生成し得ましたが、フォルステライトはその量を大幅に増やし、数か月の放射線曝露を経ても生き残るのを助けました。

エネルギー化学と小さなペプチドの結びつき

生細胞では、特別な酵素がアミノ酸を一時的にATPに結合させて高エネルギー中間体を作り、それからタンパク質合成へと進めます。驚くべきことに、宇宙暴露された鉱物試料は、酵素や液体の水なしでこれらの中間体に近い化学種を形成しました。研究は、アミノ酸–ヌクレオチドハイブリッドの生成を検出しており、これは遺伝情報とペプチド形成を結びつける生物学的構造に似ています。地上での実験や機構の検討は、鉱物のマグネシウムイオン、わずかにアルカリ性の表面、荷電基間の静電引力が協働し、放射線は分子を単に破壊するのではなく結合の再配列に必要なエネルギーを供給していることを示唆しました。

生命の始まりを探す新たな場所

これらの発見は、オリビン様鉱物が豊富で、極端な放射線からはある程度遮蔽されつつも弱い継続的な放射線フラックスにさらされる領域が、前駆化学の自然なマイクロファクトリーになり得ることを示唆します。宇宙が単に単純分子を若い惑星に運ぶだけでなく、より進化した構成要素—短いペプチド、ヌクレオチド、アミノ酸–ヌクレオチドハイブリッド—を部分的に組み立ててから届ける可能性があるのです。専門外の読者への重要なメッセージは、生命の化学には穏やかな実験室条件が必須ではないということです。普通の宇宙塵、微量のリン鉱物、弱いが持続的な宇宙放射線が合わされば、単純な材料を生物学への道筋で驚くほど先へ押し進めるかもしれません。

引用: Ding, R., Qiu, S., Guo, X. et al. Space ionizing radiation triggers the formation of peptides and organophosphates on olivine surfaces. Nat Commun 17, 3210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69575-x

キーワード: 前駆化学, 宇宙放射線, オリビン鉱物, ペプチド生成, 生命の起源