SD 時代の省エネ・省資源の基礎研究としての「生命の起源と進化」とその検証

摘要

1992 年リオ・サミットにおいて人類は初めて持続可能な開発が必要なことを認識した。持続可能性の典型である数十億年の生物の進化の歴史の解析からＳＤ時代の基本は省エネ・省資源である。人間の全ての分野でこの基本的視点に立って活動をしなければならない。基礎研究も例外ではない。生命の起源と進化の仮説とその検証について述べる。分子構造と分子間相互作用を液体の混合熱の測定を武器として研究を開始した。光学活性体の混合熱を示す理論を開発したところ常数項がなく1/T から始まる式が導かれた。これを確かめるため酒石酸の光学異性体水溶液の混合熱を測定したところ殆どゼロで最初の目論見は不成功に終わった。然し生物界では酵素が光学異性体を100％識別する識別能を持っている。酵素には通常の分子間相互作用ではない特別なメカニズムが存在する事が発見したのである。このメカニズムを説明するために分子アンヴィル酵素モデルを考案した。この理論により高触媒能と高選択性及び活性調節作用の3 大特徴が示された。生物は平衡から遠く離れた系である散逸構造であるのに平衡の近傍でだけ成立する「エントロピー生成速度極少の定理」が成立しているのは「酵素反応が全て遺伝子情報に支配されている」からであろうと考えた。これを確かめるためベナールセルの平面に突起を情報として作るとエントロピー生成速度が減少することを実験で確認した。カンブリア紀の巨大進化はATP の生成効率が生物の進か過程で19 倍に増大したことにより説明できた。分子アンヴィルによる識別能を計算したところ78 という値が得られた。この値はDyson が生命の誕生条件として示した原始酵素の識別能が60 から100 の間であることと一致していた。このことによって生命の起源に関心を持った。化学進化により高い特異性を持つ酵素反応が出現するとその連鎖反応が出現する。この連鎖反応は生成と消滅を繰り返す。DNA による記憶系が出現すると消滅過程が無くなり酵素の連鎖反応の種類と数が著しく増大する。すると出発物質と最終生成物が一致することが起こる。この循環系が生命の誕生である。散逸構造のエントロピー生成速度はセルの体積が小さい程減少する。細胞分裂はこれが原因である。細胞分裂を繰り返す過程で膜分離による.小器官が出現することにより「エントロピー生成速度が減少し進化する。これが進化の原動力である。この仮説は南極のバンダ湖で西川二郎氏の発見した細胞分裂毎に形態を変える異常微生物の遺伝子解析で検証される。