◆◆◆性の起源と愛への進化に関する研究◆◆◆
｜トップページ ｜性の起源・・の目次 ｜前のページ ｜－－－－－ ｜メール｜＃００２：ＲＮＡ、タンパク質、ＤＮＡ
細胞が「生きている」という要件は①自己複製をおこなう、②物質代謝を行うという２つです。この２つの活動を支えているエネルギー源が、「発酵」でも「光合成」でも「呼吸」でも作られるＡＴＰ（アデノシン三リン酸、下図、「生命１５０億年の旅」ｐ９７）です。
これは「変動する地球と生命の起源」ｐ１５１の図や、「どこまで描ける生物進化」ｐ６２の図など、一般的な表記と左右逆となっていますが、今後の説明の都合上、こちらの表記でないといけません。
右端のリン酸が１つ取れると８㌔㌍/molのエネルギーがやんわりと出てきます。（「生命１５０億年の旅」ｐ９５～９６） これを簡単な模式図にすると下のようになります。このエネルギーでＤＮＡやＲＮＡ、タンパク質の合成も行われます。
ＡＴＰもＲＮＡもＤＮＡも、みんなヌクレオチド（塩基、糖、リン酸）が単位にできています。
それではＤＮＡの分子モデルを見てみましょう。右のアニメーションは制限なく利用できるＤＮＡの分子モデルです。赤っぽい部分がリン酸、白っぽい部分がデオキシリボース糖、そして内側に向いているのが塩基です。
さて、遺伝情報はＤＮＡ=>ＲＮＡ=>タンパク質という流れになります。これを模式的に表すと下図のようになります。（同、ｐ１０９）
このように、完成された真核細胞の遺伝情報伝達系は、非常にすばらしいものです。まずは、核内のＤＮＡ上の遺伝情報がｍＲＮＡ（メッセンジャー【伝令】ＲＮＡ）にコピーされ、ｍＲＮＡは核孔から核外に出て、小胞体表面のリボソーム（リボゾームとも呼ぶ）の働きによって、特定のアミノ酸と結合したｔＲＮＡ（トランスファー【運搬】ＲＮＡ)を、ＤＮＡからコピーされた遺伝情報にしたがって補足し、特定のタンパク質を合成します。
アミノ酸の鎖であるタンパク質は、親水性の塩基は外側に、撥水性の塩基は内側になるようになどして三次構造、四次構造をつくります。これによって、酸素と結合した鉄イオンを中心部に抱き込んで運ぶヘモグロビンなどができます。（同、ｐ１０４） つまり、ＤＮＡ－(複写)－>ＲＮＡ－(翻訳)－>タンパク質という風に遺伝情報が伝達され、種に特有な形質が発現するのです。（上図の例ではカエル）
上の図は少々ゴチャゴチャしているので、もっと模式的に示すと次のようになります。（「どこまで描ける生物進化」、ｐ４９）
こうして見ると、ｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、そして図にはありませんがリボソームの機能を決めているｒＲＮＡ（リボソームＲＮＡ)など、ＲＮＡが「神業」的な重要な役割を果たしています。生命の発生過程では、まず有用なタンパク質を合成するＲＮＡが選択され、合成されたタンパク質のなかでＲＮＡを複製・合成するもの（酵素）が現れ、それがさらにＲＮＡの選択をすすめたでしょう。（「＃００１：生命の始まり」参照）
ここで、ＲＮＡそれぞれの機能を見てみましょう。ｍＲＮＡはＤＮＡのコピーです。そのＤＮＡは上のアニメーションで見るように、ヌクレオチドの二本の鎖がらせん状に絡み合った構造をしています。内側に向いて、弱い水素結合で手を結んでいるのがアデニン（Ａ）とチミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）とシトシン（Ｃ）です。このたった４つの、しかも手を結ぶ相手が決まっている塩基の並び方がすべての遺伝情報を表しています。（下図、「生物１５０億年の旅」、ｐ１０１）
ＲＮＡはチミン（Ｔ）の代わりにウラシル（Ｕ）が入り、糖はＤＮＡではデオキシリボース、ＲＮＡではリボースで、ＲＮＡは１本鎖のものも多く、ＲＮＡ分解酵素の働きにより、比較的短期間で消失します。
ＲＮＡ合成酵素（ＲＮＡポリメラーゼ）の働きによって、ＤＮＡ－(複写)－>ｍＲＮＡが実行されます。ｍＲＮＡに複写されるのは、決まって２本鎖のうちの一方です。ｍＲＮＡは塩基３つ（実は現存する生物で意味のあるのは、はじめの２つ）で２０種のうちの１つのアミノ酸を特定します。つまり、ｍＲＮＡは２０種のアミノ酸（有名なのはグルタミン酸やアスパラギン酸）を材料に合成すべきタンパク質の情報を、ＤＮＡから受け取り、リボソームに伝達するわけです。
ここで、面白い図（「ゲノムは人生を決めるか」ｐ４３）を見てください。１本のｍＲＮＡに多数のリボソームがとりつき、それぞれがタンパク質を合成している様子です。右端のリボソームはタンパク質を合成しはじめたばかりで、左側に行くほど時間がたっていて、合成したタンパク質の鎖（ポリペプチド）が長くなっています。
さらに面白いのはｔＲＮＡです。二本鎖の部分が多く、ｍＲＮＡより安定していて長期間存在します。下図はアラニン（単純なアミノ酸の一種）を補足するアラニンｔＲＮＡの例（「ゲノムは人生を決めるか」、ｐ８７）ですが、１の部分にアラニンが結合し、２はｍＲＮＡの塩基配列に対応する部分、３の部分でアラニンをｔＲＮＡに結びつける酵素（ＡＲＳ、アミノアシルｔＲＮＡ合成酵素）と結合し、４でタンパク質合成工場のリボソームと結合します。ループ部を利用して実に巧みです。
このｔＲＮＡも、右のような単純な形から進化したものと考えられています。
つまり、はじまりは原始タンパク質をを合成する原始ＲＮＡだったのです。ＲＮＡは酵素の作用なしに自己複製できたと考えられています。（「変動する地球と生命の起源」、ｐ１７０～ｐ１７３）
偶然にできあがった原始ＲＮＡが、自己複製のために有用な分子と出会うことなしに消失したことが無数にあったでしょう。原始ＲＮＡが、原始地球の海水中に大量に存在する原始アミノ酸とともに膜内に閉じ込められた時、出会いの機会は飛躍的に高められたでしょう。この、必要に応じて物質を出し入れできるように進化した膜内で、原始ＲＮＡは進化しながら、より複雑なたんぱく質を合成するようになったに違いありません。
すでに第三世代に入ったといわれる星の進化過程（ガスの凝縮－>恒星の誕生－>
星の死・爆発でガスに）、１３７億年（１５０億年でなく、これが宇宙物理学の現在到達した値）という宇宙の時の流れ、地球が誕生してから４７億年という時の流れの中で、天文学的数字を数えるＲＮＡとアミノ酸の出会いがあり、別れがあったでしょう。
人類の生存期間が宇宙の時の流れからみれば、まばたきほどのものに終ろうとも、生命は宇宙１３７億年が生み出した芸術品であり、宝であることは変わりません。生命は尊い!!
2008年8月15日 ykbdata
｜トップページ ｜性の起源・・の目次 ｜前のページ ｜－－－－－ ｜メール｜