むかしむかし、分子がありました。その分子は、他の分子と反応したときに、宇宙が最初の分子とほとんど同じような別の分子を作るという物語を動かしました。次に、その新しい分子が他の分子と反応したときに、それとほとんど同じような別の分子になるというストーリーが始まりました。そして、銀河のいたるところに分子が存在し、物語を動かしていました。
ここ地球上に存在する生命と呼ばれる現象の基本的な特性は、ストーリー (アルゴリズム情報またはプロセス) の未来への伝播です。実際、あなたはそれを中心的な生活の質、または生命の根底にある理由とさえ呼ぶかもしれません.ここ地球上で自己増殖する物語の正確な歴史を解読するのは耐え難いほど困難です。私たちは、40 億年を経て現在に至る経路に沿って、何千もの実験が絶対に失敗したことを目撃していません。また、あまり役に立たないもの、やや不発なもの、最終的に不発になったものの多くを見逃しています。これらはすべて有益ですが、現在は失われています.
しかし、これらの実験を実行するために出現したメカニズムを目の当たりにすることができ、おそらく、生命の成功の可能性を高めるのに役立ちます.これらのメカニズムの重要なセットには、遺伝子交換が含まれます。たとえば、有性生殖は私たちにとって最も身近なものであり、遺伝的な組み合わせが関与しています。異なるゲノムに再混合された機能的な遺伝子バリアントを使用することで、種が進化実験 (検索エンジン) を強化する比類のない方法です。
ただし、この種の実験にはかなりの費用がかかります。たとえば、気まぐれで無性的に自分のクローンを作成する場合と比較して、複製の可用性が低下するという代償があります（タンゴには2つかかります）.また、自分の遺伝子のランダムに 50% しか伝播されない場合、人間のように子育てをしている個体間で競争の緊張が生じます。有性生殖は、適応度を高める突然変異をもたらす可能性がありますが、適応度を低下させる遺伝子変異体ももたらす可能性があります。これは子孫や親にとっては良いニュースではありませんが、有害な突然変異はすぐに取り除かれるため、種全体に利益をもたらす可能性があります.
しかし、明らかに、有性生殖の利点は、特に人口が少ない場合や環境が急速に変化している場合、コストを上回ることがよくあります.最も有名なのは、有性生殖がいわゆる赤の女王仮説の課題に対する解決策を提供しているように見えることです。この仮説では、種は、競争や寄生虫や病原体に直面して静止するためにできるだけ速く走らなければならない (進化しなければなりません)。
しかし、地球上の複合細胞生物の 99.9% に存在する有性生殖は、種がゲノム素材を巧みに操る方法の 1 つにすぎません。原核生物 - 細菌と古細菌 - は、大量の水平遺伝子伝達を実行します。文字通り、そうでなければ無性生殖を行う個体間で遺伝コードの断片を交換することです。これは、他者によって環境に放出された遺伝子スニペットの細胞への取り込み (形質転換)、ウイルスの作用による外来コードの挿入 (形質導入)、および時には間近で居心地の良い細胞によって発生する可能性があります。コンジュゲーションで起こるオンセルブリッジング。また、水平遺伝子交換は原核生物に限定されていないようです。霊長類でさえ、何らかの形態の水平 (非生殖) 伝達によって導入された可能性のある遺伝子の証拠を示しています。
言い換えれば、私たちは実際に、複数のレベルで行われている無差別で自由な遺伝子の混合と交換の真っ只中に住んでいます.そして重要なことに、これらのメカニズムが何十億年にもわたって持続していることは、それらがすべて重要であり、より広いダーウィンの意味で成功していることを示しています.
これを別の言い方をすれば、生命がどのように構成されているかの詳細に関係なく、これらの遺伝子交換のメカニズムによって表されるスキームは、宇宙のどこかの永続的な生命システムに現れると想像するかもしれません.この事実は、地球の境界を越えて何を発見できるかについて、興味深い可能性をもたらします。情報に基づいているが、完全に投機的な提案です。
第一に、遺伝情報を混ぜて広めるプロセスが普遍的である場合、その実装は、それらが動作する環境と基質に大きく依存する可能性があります.その意味で、地球上で生命がどのように機能するかは、化学環境から小惑星の影響まで、惑星の構成と変化の詳細によって大きく制約される可能性があります。第二に、他の場所にある生命システムの系統は、地球上で見られる 40 億年よりもはるかに長く存在していた可能性があり、系統ははるか未来まで続き、潜在的に情報の転送と複製の追加バージョンが出現する余地がたくさん残されています。
科学者たちは、小惑星の衝突が太陽系の地球と火星のような世界の間の物質交換をどのように促進し、生物学を行き来させることができるかについて議論してきました。若い火星は実際には若い地球よりも生命のインキュベーターであった可能性が高く、それは後に私たちの世界に「種をまいた」だけであるという提案があります.化学者のリー・クローニンと私はまた、地球と火星の間の非生物的化学の影響による往復が、化学的複雑さの指数関数的な成長を引き起こし、最終的な生命の出現に寄与することを示唆しました.
これらのアイデアを、より密集した太陽系外惑星系 (星 TRAPPIST-1 の 7 つの惑星など) に当てはめると、世界間の物質交換が時間の経過とともにはるかに頻繁になる可能性がある場合、私たちの銀河には水平遺伝子伝達が可能な場所があります。数千万キロメートルにわたって、生物圏全体で発生します。進化は、全体的な適応度を高めるため、生命をこの転移に適した特性に向かわせることができます。最終的に、これらの場所のエイリアンの生物学者は、複数の惑星インキュベーターを組み込んだ生命の木に関心を持つようになり、彼らのゲノム マッピング会社は、あなたの惑星の祖先が誰であったかを教えてくれるでしょう.
さらに壮大なスケールでは、生命が銀河全体で物理的に情報アルゴリズムを交換していると想像したくなります。確かに、パンスペルミアの古い考えは、星の間の生物学の大規模な交換につながります.しかし、このシナリオが理にかなっているためには、生物系を異なる方法で構築する必要があり、おそらく地球上とは異なる時間スケールで動作する必要があるようです.そして、そのような可能性は、いくつかの興味深いアイデアにつながります。さまざまな基質から進化する生命について推測することはできますが、私たちが最も洞察できる道は (まだ限定的ではありますが)、エージェンシー主導の生物が、複雑な生命システムのマントルを解読したり、想定したりすることができる外部技術を考案する場所です。言い換えれば、有機生物学を増強または置き換え、「遺伝」情報をいつ、どこで、どのように共有および転送できるかの範囲を制限する方程式を変更する機械です。
驚くべきことは、私たちがすでにこれを行っているということです。あらゆる種類の矯正遺伝子治療を受けてください。その治療法は、DNA の塩基対配列から遺伝子と環境との相互作用まで、健康な集団における遺伝子機能の詳細な事前知識に依存しています。遺伝子治療は文字通り、ある個人から遺伝子を取り出して別の個人に挿入するわけではありませんが、多くの点で、まさにそれを行うこととまったく同じです.
宇宙の他の場所にある生命が、その周囲を技術的に操作する方向に進化したと想像できるなら、機械を介した遺伝子導入と機械を介した生物の繁殖がどこかで起こっているのは当然のことです。それは、意識的に認識している種によって下された決定として合理化されるかもしれませんが、生命現象を永続させる際の遺伝子交換と有性生殖の有効性の直接的で機械的な拡張と見なすこともできます.
これにより、無数の可能性が開かれます。たとえば、遺伝子を与える親が 2 人だけの有性生殖に固執するのはなぜでしょうか。私たちは最近、DNAが限られた形で3人の生物学的両親からの混合物である人間の誕生で、これのバージョンを見てきました.これは、機能不全のミトコンドリア遺伝子を修正しようとするために行われましたが、より根本的な選択肢への扉を開きます.遺伝子と発生生物学の相互作用を十分に理解し、おそらく機械学習によってサポートされれば、子孫が数十、数百、さらには数百万の「親」から選択された遺伝子の組み合わせを受け継ぐ、技術的に進歩した生活を想像するかもしれません。実際、すべての子供は本当にみんなのものです。
この点に到達すると、以前の推定はかなり偏狭に見える可能性があります。たとえば、十分な時間と技術が与えられれば、種とその生物圏は、生命関連の情報アルゴリズム (本質的には遺伝子ですが、必ずしも形ではない) に対する飽くなき欲求に駆り立てられて、宇宙全体に急増する可能性があります。あらゆるものと交換して融合し、ダーウィンの選択の広大な風景を通して、新しくより良い経路を探します. 100 億年前の銀河は、生命の実験のすばらしい宝庫です。私たち自身の有性生殖と同様に、テストされた遺伝子の組み合わせは、適応度の向上をもたらす可能性のあるバリエーションを探索する効率的な方法です.エイリアンが地球に現れた場合、彼らは私たちのリーダーに連れて行かれるように頼むことはなく、頬の綿棒と同意書を求めます.
また、私たちの原核生物と同じように行うのも有利かもしれません。宇宙を旅するのと同じくらい多くの遺伝子を与えてください。そうすることで、新しい培養環境で新しい進化実験を開始できます。数千年後に戻ってきた場合、新しい有用な何かが出現した可能性があり、それが今度はあなたの種の適応度と機能障害や病気をかわす能力を助けるでしょう.
実際、寄生虫と病原体は、時間と空間を介して種を追跡する可能性があります。これは、一種の宇宙の赤の女王のシナリオです。唯一の希望は、あなたの種や生物圏に組み込むための新しい遺伝的トリックを見つけるために、できるだけ速く走ることです.その場合、星間旅行への原動力は、探査や帝国の夢とは何の関係もないかもしれませんが、すべて基礎生物学と関係があります. 10 億年前の知的種族は、家に留まり、遺伝的に隔離されたままになると、その選択肢を使い果たす可能性があります。
宇宙のさまざまな場所にあるさまざまなものから生命が構築されたとしても、それは問題ではないかもしれません.生物とその遺伝物質の背後にある情報アルゴリズムを解読できる限り、それらを独自の種類の基質に組み込むことができます。実際、これを行うためにどこかに行く必要はないかもしれません。コミュニケーションを取るしかありません。今日、電磁放射を使用して、遺伝子データの選択された「ハイライト」を地球から他の星に送信し、交換を期待することができます。星間水平遺伝子伝達は、物理的な動きを伴う必要はありませんが、参加する種の適応度を高める可能性があります。有害な情報アルゴリズムを送信するインセンティブもほとんどありません。他のすべての生きた実験で結果を大量に出し続けてほしいからです.
言い換えれば、宇宙における生命の究極の通貨は、生命そのものかもしれません:生物学的および技術的なダーウィンの実験が、状況と時間の十分な多様性を考え出すことができる驚くべき遺伝的驚きです.結局のところ、私たちの銀河、さらには宇宙でさえ、無限に広がる可能性の数学的領域を探索する膨大な化学計算の試験管にすぎないのかもしれません.
Caleb Scharf は天体物理学者であり、ニューヨークのコロンビア大学の宇宙生物学のディレクターであり、人間と機械の意識を研究する研究所である yhousenyc.org の創設者です。彼の最新の本はです ズーム可能な宇宙:ほとんどすべてのものからほとんど何もないものまで、宇宙規模の壮大なツアー。
参考文献
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