Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

RNA / 進化 / 生命の起源 / 協力関係 / 共進化 / 実験進化 / 協力関係の進化 / 分子進化 / 自己複製RNA / 協力 / 複製 / NDK / ハイパーサイクル / 再構成 / RNA複製 / 生命の初期進化 / 翻訳システム

本研究では、どうやって原始的な自己複製RNAが機能を増やして複雑化しえたのかを明らかにするために、2種類の異なる機能を持ち、2種類が協力しないとどちらも増えないようなRNAを設計し、実際に長期進化実験を行うことにより、RNA間の協力関係がどうやったら維持され、さらに発展していくのかを検証した。その結果、重要なのは細胞のような区画構造と、その中の平均的なRNA濃度、さらにRNAの希釈頻度であることを理論的および実験的に示した。本研究成果により、原始のRNA複製体が協力関係を維持して機能を増やしていくための条件を明らかにすることができた。

単純な化合物からどうやって生命が生まれたのかは、人類に課された大きな謎のひとつである。本研究では、原始の生命体の実験モデルをつくってみて、実際に試験管内で進化させてみることにより生命誕生の秘密を明らかにすることを試みた。生命がうまれるためには多くの機能を進化させる必要があり、そのためには異なる機能を持ったRNAが協力して働く必要があると言われている。本研究ではどうやったらRNA間の協力関係が安定になるのかを明らかにすることができた。本研究結果は、生命が誕生するための条件としてRNAの濃度や攪拌の程度が重要だと示した。この結果により、生命の誕生場の条件を絞り込むことができるだろう。

自己複製 / 共進化 / ハイパーサイクル / 自己コード / ノイズ / 自己言及性 / チューリングマシン

研究の目的は、自己複製を行ないうる「分子」の出現を、計算機の中のモデル・シミュレーションによって扱い、解析することであった。研究計画に記した具体的な課題は3つあった。1)外部ノイズによる複製のエラーと、決定論的にひきおこされるエラーの関係について、2)計算過程としてのダイナミクスの理解。3)自己複製コードの自己組織化について。
まず、1)については、外部ノイズが低い時には、もっとも単純な複製ループが、外部ノイズが高い時には、複雑な複製のネットワークが進化しうることが示された。「複雑」というのは、複製が局所的に行なわれるのではなく、広域的なネットワークの全体として複製されるという意味である。外部ノイズによって生ずる偶発的エラーを決定論的な規則に置き換えて、複雑な反応の仕方をしつつも安定なネットワークを構成している事が興味深い。2)に関し、パラドクシカルな複製が個体数の時間的振動を生んでしまうという構図が見えている。例えばマシンMはラ-プTを介して複製されるが、別のマシンM′がラ-プTをさらに別のマシンにほん訳してしまうため、TによるMの複製は、不安定化させられる、その結果、ネットワークを構成するマシンの数と種類も時間的に振動してしまう。この事は3)と関連して、いかに自分の複製コードを獲得していくかを決める要因となっている事が、分ってきた。これらの結果は、"Coevolution of Machines and Tapes"という論文(橋本敬(現D2)氏との共著)として投稿中である。(第一著者:T.IKEGAMI)