異星人の代替生命体はどのようなものでしょうか。

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  • 地球上の生命（したがって、私たちが知るすべての生命）は、炭素と水に依存しています。
  • これらの代替的な生命形態とはどのようなもので、どのような条件下で繁栄しうるのでしょうか。

地球上のすべての生命、したがって、これまで宇宙で観察されたすべての生命には、いくつかの基本特性があります。 その分子構造は炭素を使って構築され、溶媒として働き化学反応を促進するために水に依存し、その設計図として DNA または RNA を使用します。

これらの性質は、炭素を含む化合物のほとんどが有機化合物と呼ばれるほど、どこにでもあるように思われます。 炭素は生命の化学の基礎として非常によく機能します。 炭素は多くの分子と結合し、生物学的に十分な大きさの構造を作ることができ、その結合は強力で安定しています。 水とDNA/RNAの使用も、生命が存在できるように微調整されているようです。

しかし、生命のこれらの特性が地球上で正しいからといって、どこでも正しいというわけではありません。 実際、私たちは別の生命体が存在できるさまざまな環境を容易に想像することができます。 ここでは、生命が地球上で見られる標準的なものとは異なる可能性があると考えられる主な方法をいくつか紹介します。

Silicon

Lei Chen and Yan Liang (BeautyOfScience.com) for Caltech

有機ケイ素ベースの生命を描いたアーティスト作品。 有機ケイ素化合物は炭素-ケイ素結合を含んでいます。

コンピュータ チップや電気回路を構成するものと同じものが、宇宙のどこかで生命を構成しているのかもしれません。 炭素は一度に4つの原子と結合し、酸素と結合し、高分子鎖を形成することができるため、生命の複雑な化学反応に理想的である。 元素表で炭素のすぐ下にあるシリコンも、これらの特徴を備えている。

こうした性質にもかかわらず、シリコンは生命の基盤としてはまだかなり限定的である。 そのポリマーは非常に単調で、生命が発生するために必要な複雑な化合物を形成する能力が制限されます。また、ケイ素化学は水性環境、つまり水のある環境では安定しません。 また、炭素は酸化すると二酸化炭素になり、排出されやすい気体であることも問題である。 ケイ素は酸化すると二酸化ケイ素になり、シリカ、石英、砂などと呼ばれる。 このような固形廃棄物は、ケイ素を主成分とする生命体にとって、機械的に重大な問題を引き起こすことになる。 そのような仮想生命体は、呼吸するたびに砂のレンガを排泄することになり、ビーチでの休暇がより恐ろしいものになるでしょう。

特定の条件下では、ケイ素ベースの化学は炭素ベースよりも生命にとって有利である可能性があります。 また、液体窒素、メタン、エタン、ネオン、アルゴンなど、通常は生命と結びつかない冷たい元素の海では、ケイ素化学は生命にとってより適応的でしょう。 このような場所は宇宙にも存在し、特に私たちの太陽系にはある。

アンモニア

アンモニア系生命体のいる世界の想像図（Itiz

生命が依存する化学反応のほとんどは水のある環境で行われます。 水はさまざまな分子を溶かします。それは溶媒であり、良い溶媒を持つことは、生命をもたらすような化学反応の前提条件です。 また、水のように有機化合物を溶かすことができ、水とは異なり、いくつかの金属化合物も溶かすことができるため、生物に使用される、より興味深い化学の可能性が開ける。

ただし、アンモニアも酸素の存在下では引火し、水よりもはるかに低い表面張力で、前生物分子をあまり長い間一緒に保つことが難しく、融点と沸点もそれぞれ-78℃と-33.15℃で水よりはるかに低くなっている。 そのため、アンモニア系生命体の化学反応は非常に遅く、それに伴って代謝や進化も遅くなると考えられる。 ただし、この融点と沸点は、地球の大気圧で発生するものである点に注意が必要だ。

アンモニア系生命の面白いところは、いわゆるハビタブルゾーン（液体の水が存在できる範囲）の外に存在する可能性があるということです。 例えばタイタンは地表にアンモニアの海を持ち、太陽系のハビタブルゾーンの外に位置していますが、そのために生命を宿すことができるかもしれません。

Alternate chirality

人間に左利きと右利きがあるように、有機分子にも左利きと右利きがあるのです。 これらの分子は互いに鏡像ですが、生命は何らかの理由でどちらか一方を使うようになり、これをキラリティーと呼びます。 例えば、アミノ酸は「左利き」、RNAやDNAの糖は「右利き」です。 これらの分子が互いに作用するためには、正しい種類のカイラリティが必要です。カイラリティが混在したアミノ酸でタンパク質鎖を作ると、単純に機能しません。 しかし、地球上の生命が使っているのとは逆の右巻きアミノ酸で作られたタンパク質鎖は、まったく問題なく機能します。 食べるためには、適切なキラリティーを持つ食物を摂取する必要がある。 適切なカイラリティの感染症にかかり、感染症から身を守ることができる。 地球上のすべてのものが適切なキラリティを持っているので、これはうまく機能しています。

しかし、宇宙人の生命は地球と逆のキラリティを使うように進化するかもしれません。 この生命は、炭素を骨格に、水を溶媒に使うなど、基本的には地球上の生命とよく似ているが、2つの可能な方法のいずれかで我々と相互作用することになるであろう。 まず、まったく交流できない。 たとえ微生物が他の微生物を食べたとしても、「逆」糖は消化できないので、ウイルスは宿主細胞に結合することはできないだろう。 私たちはエイリアンの病気に感染したくないので、これはおそらく良いことでしょう。

しかし、地球上にはシアノバクテリアのようにキラルな栄養素を食べない生物もいるのです。 それに匹敵するエイリアンの微生物は、好きなだけ食べることができ、無限に繁殖し、それ自体が間違ったキラリティーを持つため、捕食者に抑えられることはないでしょう。 これは、黙示録的な規模で食物連鎖を劇的に混乱させるでしょう。

これらの代替生命体は、唯一存在するものではありませんが、最も可能性が高いものの1つです。 化学について私たちが知っていることの多くは、炭素と水をベースとする生命が宇宙で最も一般的であることを示唆していますが、私たちはこれまで自分の惑星というサンプルしか研究対象にしてきませんでした。 もし他の星に生命体が見つかれば、生物がどのように誕生したのか、さらに深い洞察が得られるでしょう。