タイタンに生命が存在するなら、それは私たちが考えていたよりもさらに奇妙だ

土星の衛星タイタンは、地球のような微生物にとって、異星世界としては快適な場所ではないだろう。エウロパやエンケラドゥスにあるような全球規模の海はなく、火星のような（比較的）温暖な気候でもない。しかし、ある点では驚くほど地球に似ている。波打つ海岸線を持つ湖が表面に点在しているのだ。

これらの湖は水ではなくメタンとエタンで満たされており、そこに生物が住むには華氏マイナス300度に達する気温に耐えなければならないが、液体が揺れる場所では生命が生き延びる道を見つけるかもしれない。具体的には、生命はタイタンの過酷な環境に特に適した特定の化学構成要素から自らを組み立てる可能性があると、一部の研究者は示唆している。

「人々はこの提案を非常に真剣に受け止めました。宇宙生物学では具体的な提案はそれほど多くありません」とスウェーデンのチャルマース工科大学の化学者マーティン・ラーム氏は言う。

しかし、サイエンス・アドバンス誌に掲載されたラーム氏と同僚による最近のシミュレーションにより、そのようなレシピで生命、あるいは少なくとも私たちが知っていて愛している微生物のようなものが作り出せるという希望は打ち砕かれた。タイタンに生命が存在する可能性は低いが、それはかなり奇妙なものでなければならないことが判明した。

地球上の生物をタイタンの湖に放り込んでも、決して幸せにはなれないだろう。私たちの最も丈夫な単細胞生物でさえ、脂質と呼ばれる脂肪分子でできた膜でつながっている。脂質は互いにくっついてバリアを形成する。これは、ある部分が水分子を引き寄せ、別の部分が水をはじくためだ。水との相互作用により、分子は平らなシート状にまとめられ、容器に巻き込まれ、細胞の内部が浮かばないようにする。しかし、タイタンの湖には相互作用する水がなく、極寒の温度で地球上の生物は凍ってしまうだろう。

原始細胞を目指す者はどうすればよいのか。脂質は使わずに、アクリロニトリルという別の分子を試してみよう。現在ジョンズ・ホプキンス大学に所属する物理化学者、ポレット・クランシーが率いるコーネル大学の研究チームは、この分子のユニークな化学的性質により、ある分子が別の分子を引き寄せ（周囲の液体と強く相互作用するのではなく）、タイタンのような条件下では、動きを可能にするほどにまとまり、柔らかい膜を形成すると2015年に計算した。2年後、ALMA観測所はタイタンにアクリロニトリル分子の直接的な証拠を発見した。理論上は数百万の単細胞生命体を支えるのに十分な量だった。

ラーム氏はコーネル大学のチームの提案に刺激を受けた。特に、タイタンの生命体の細胞はこの 1 つの分子に基づいており、特定の条件下で特定の形状を形成するという鋭い予測だ。宇宙生物学 (理論上の地球外生命体の研究) では、コンピューター シミュレーションでテストできるほど具体的な結論に達することはめったにない。「エイリアンを単純に計算で特定できるわけではない」とラーム氏は言う。しかし今回は違った。

コーネル大学の研究グループは、アクリロニトリルベースの細胞がタイタン上で崩壊することなく生存できることを証明したが、そもそも膜は一体化できるのだろうか？ 脂質膜は水中で自然に形成されるが、タイタン上の脂質膜は凍結したメタンの中で同じことをしなければならないだろう。「これは決して明白なことではありません」とラーム氏は言う。「量子力学計算が関係しており、分子を見るだけで済むものではありません」

ラーム氏と同僚のヒルダ・サンドストローム氏は、浮遊するアクリロニトリル分子が華氏マイナス298度のメタン分子にぶつかったときにどのような挙動を示すかをシミュレートするコンピュータープログラムを作成した。プログラムを実行すると、分子は細胞を包むのに必要な平らで柔軟なシートではなく、氷や食卓塩のような硬い結晶に組織化されることがわかった。タイタンの生命は地球の細胞が持つような柔らかい殻を持つことはできないと彼らは結論付けた。

最初にこの異質な膜を提案したコーネル大学のチームメンバー、ジョナサン・ルニーン氏は、この研究を「素晴らしい」と称賛したが、当初のアイデアにはまだいくらかの余地があると述べた。例えば、ラーム氏とサンドストローム氏の計算では、純粋にメタンだけの環境を想定していたが、タイタンの湖にはエタンなど、分子を柔らかいシートに誘導する可能性のある物質が含まれている。ルニーン氏はまた、生命が別の方法で根付いた場合、私たちの細胞がタンパク質を生成するのと同じように、膜を積極的に製造するツールを進化させる可能性があると示唆している。

ラーム氏は、生命が生き延びる他の方法も指摘しているが、そのような考えは極めて推測的で、ありそうにないことを強調している。まず、タイタンにはおそらく地表下の液体の水の海があり、そこには地球のような脂質ベースの細胞が問題なく生息できるだろう。

表面に関しては、生命分子は膜をまったく持たず、タイタンのほぼ凍った環境に頼って分子同士をつなぎとめているのではないかと彼は推測している。そのような分子は岩に張り付いたまま一生を過ごし、栄養分が自然に流れてくるのを待つかもしれない。「季節の変化、風、後退する海岸線があります」とラームは言う。「表面には動きがあります」

今のところ、この議論はあくまで理論上のものだ。しかし、NASA が 2030 年代にドラゴンフライ無人機をタイタン探査に送り込むときには、化学者と地球は、探すべき分子の種類を正確にリストアップしているかもしれない。