7. 初期の生物の進化・・・進化する必要があったのか
生命体はもともと無機物にへばりついた有機物の塊にすぎなかった。しかし、海水中の重金属を触媒として、地下から運ばれるエネルギーが簡単な分子を複雑な有機物の分子へと成長させた。海嶺の熱水噴出口のまわりの対流により海水中の有機物が濃縮され、規則性のある有機物の構造体が生まれた。プレートテクトニスでこれらの有機複合体が運搬・混合され、そして、独自に発達した酵素反応を統合した有機体が自らを膜で囲んで外界と隔てたとき、稚拙では有るが、生命体と呼べるものが誕生した。単細胞動物である。
最初の生物がまず行ったことは、有機物の整理である。無数の試行錯誤の結果、海底に蓄積された多種多様の有機物を自分に必要なもの、そうでないものとに分け、必要のないものは分解してエネルギー源とし、自身が増えることで自分に必要な分子を生産し、再利用する環境を整えた。初期の生物の複製装置は完璧ではなく、いろいろと間違いを犯した。大部分の間違いは生物の機能を損ない、生物は死んだが、物質として再利用された。時にはその間違いは生命体の機能を高めた。進化と呼ぶ。間違いは一方で環境の変化に耐えて生き残る一群を生み出した。多様性の獲得である。生命体の活動により深海底に蓄えられていた有機物は枯渇しはじめる。独立栄養へ進化する方向へ選択圧が生じた。
最古の化石は南アフリカのトランスヴァール州のフィグ・ツリー層、西オーストラリアのピルバラ層の堆積岩から見つけられた。35億年前の短い糸状の微化石で、横方向に規則正しく隔壁が並ぶ。現在、化石として保存されるような殻を持つ微生物には珪藻（珪酸）や有孔虫（炭酸カルシウム）があるが、これらの仲間ではないであろう。
やがて生物は遺伝情報をRNAより化学的に安定なDNAに記録するようになって安定し、DNA→RNA→タンパク質というセントラルドグマを確立した。生物は、真正細菌と古細菌とに分かれた。分子進化の時計で20億年前と計算されている。次いで、古細菌からDNAゲノムが核膜でおおわれた原真核生物が誕生した。このような分岐の関係は、リボソームRNAの塩基配列やタンパク質のアミノ酸配列を比較する進化系統樹から明かにされている。原始生命体に一番近い古細菌は超好熱菌であると推測されている。
一部の細胞は宇宙線や紫外線が降り注ぐ危険な浅瀬へと進出を開始する。そこにはまだ原始の有機物が残っていたためである。有害な紫外線から遺伝物質である核酸を保護するために殻や色素を作り出した。また、安全な岩陰や夜陰にまぎれるため、運動能を獲得した。
ゆっくりと生命体が進化している間、地球もゆっくりと変化した。
太古代のマントル対流は2層に分裂していた。上の層は厚さが670ｋｍほどであり、乱流となっていた。対流はほぼ円形でその上にほぼ同じ大きさのプレートが乗っていた。直径が700kmほどであったので地球表面全体には計算上、プレートが200枚ほどあった。対流がわきあがるところに海嶺が、沈み込むところに火山島ができた。海の深さはおそらく２ｋｍ。大陸はなかったので、深さはほぼ均一であった。プレートの移動速度が1年間に３cmとすると、約2000万年でプレート1枚はマントルへ入り込む。そのとき、火山島のところにたくさんの付加物を残した。その中には有機物を豊富に含んだ泥もあったに違いない。
最初は上部マントルの温度も高く、沈み込んだプレートは融けてマントルと同化した。次第に地球全体の温度が下がってくると、沈み込んだプレートの中心部は冷えたまま上部マントルの底にたまってきた。そしてついにもっとも大きな塊が一気に沈み込んで、内部マントルを通過し、金属核の上に達した。今から30億年ほどまえである。この冷たい塊のため、均一であった金属核に温度差が生じ、金属核内部に対流が生じた。対流は自由電子(電流)の流れを生み、地球ダイナモが誕生した。地球ダイナモは磁場を作り出した。
28〜27億年前、地球は強い磁気のバリアーに囲まれるようになり、有害な宇宙線は地表に届かなくなった。浅い海に進出していた細胞生物は太陽エネルギーを利用できるようになった。色素分子で光エネルギーを捕らえ、水を分解して二酸化炭素を還元し、そのユニットを低分子の有機物に付加して1つだけ炭素数の多い有機物を作り出す。これを繰り返して高分子量の生体分子をも作り出すことができるようになった。最大の利点は高温高圧化のように高分子ができやすいが同時に分解もしやすい環境から離れ、生体高分子が安定に維持されることにあった。ラン藻類の出現である。
地球核のダイナモのスイッチを入れた地殻の塊の沈み込みは今まで2層に分かれていたマントル対流をひとつにしてしまった。そのために、地球内部のマントルからの熱が効率的に地表へ運ばれ、火山活動が活発化した。火山灰は太陽光を適度に遮り、防護能が十分発達していなかったラン藻を保護し、より進んだ防護システムを作り出すための時間稼ぎをしてくれたに違いない。
また、マントル対流が３０００ｋｍに大きくなったため、プレートのサイズも大きくなり、今まで点在していた火山島が集められ、大陸が形成されるようになった。もっとも、地球表面に散らばっていた火山島を掃き集めるのに10億年が必要で、そのときに形成された初代大陸をローレンシア（ヌーナ）と呼ぶ。
+ + + + +
多くの生物の化石が見るかるのは約5億年前からです。それまでの生物のほとんどは化石に残らないタイプと思われます。おそらく硬い殻を持っていない生物で、多細胞であったとしても海草のような柔らかいものであったでしょう。しかし、サブタイトルにつけたように、この段階では生命は進化する必要性はないのです。進化に必要なことは、遺伝子変異と選択圧です。遺伝子変異は複製装置の宿命ですから、この当時の不完全な生物ではかなり発生したでしょう。選択圧のほうが不明です。地球史では単純な繰り返しで、事件らしい事件はありません。強いて言えば、温度が徐々に下がったことが挙げられます。
地球誕生のころにも地域差があったでしょう。地球は丸かったわけですから、日照量は赤道付近と極のあたりでは違っていたでしょう。有機物の生成・分解に差があったに違いありません。もっとも、深海底にいた生命体には影響はなかったでしょう。集合した微惑星の成分の偏りがマントルに残っていて、熱水噴出孔から放出される分子には地域差があったに違いありません。分子雲の収縮のときにも必要だった揺らぎ。自然は均一を嫌います。
+ + + + +
この原理に真っ向から挑戦して成功したニュートン力学の秘訣は均一化、単純化にありました。それまでの物体の運動は空気中であったため、必ず空気抵抗がありました。また、重力の影響、物体の形の影響がありました。無限遠まで、単純な世界が続いている保障などどこにもありません。これらのすべての影響を完全に無視することを発見したとき、ニュートンは純粋力学を完成したのです。引力の発見は単純化作業の一端であったでしょう。空気抵抗や重力はおろか、物体の大きさまで消し去った力学ですから、その秩序は美しく、数学的です。
しかし、そこまで自然界のいろいろな要素を消し去ると、普通の人には理解不能になります。力学的な考えをする訓練を必要とするのです。自然界のいろいろな要素を無視し、力と質量だけの関係を抽出する。この仮定に拒否感を感じるようでは物理学者にはなれません。単純化する考え方は物理学、化学に広く応用され、そのために訓練を受けていない人には理解しがたいものとなりました。
抽象化された理論を現実世界に当てはめる場合は「肉付け」が必要です。「肉」の部分は測定値として集められ、この膨大な専門知識もまた、素人を寄せ付けない山脈になります。
+ + + + +
抽象化の作業は世界を単純に、推測可能にしてくれますが、その抽出するときの仮定（作業仮説）が重要です。
たくさんの時事解説が情報としてテレビ、新聞、雑誌、出版物、そしてメールマガジンで生み出されています。これらの解説は複雑極まりない社会現象を単純化し、つまり、重要な事柄を抜き出します。次に、重要な事柄だけの関係を整理します。整理とは時間的な前後関係、量的な比較（定量化）、因果関係を解説することです。そして、そこから将来の推測を行うのが当然です。が、通常は将来の推測まで行っている時事解説はありません。分析で終わりで、よくても「こうすべきだ」という提言だけで、言い方は悪いですが、無責任です。
抽出作業の前提となる作業仮説こそが重要なのであり、その仮説を検証する（正しいかどうかを確かめる）には正しい推論に基づく将来の予測と、その予測が現実と合致したかどうかを問わなければなりません。その繰り返しが作業仮説を育て、理論となるのです。
つづく
前へ
