文/神吉弘邦 照片提供/JAMSTEC
text_Hirokuni Kanki
photos courtesy of JAMSTEC
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如果有一位读者想和您一起思考生命起源，那么他需要了解哪些基础知识呢？
高井博士
首先，生物学家主要有2个重要观点。其中一个观点是“生命的本质是信息”。这种观点认为，重要的是存储信息的传递。由DNA或RNA传递的基因信息很重要。因此在考虑生命起源时，会重视核酸。
而另外一个观点是，也有研究者比较重视活着的现象，即认为“活在现在这个瞬间很重要”。就人类而言，现在这个瞬间约有2万种蛋白质通过进行活动，实现动态平衡。这才是生命中最重要的。按照这个观点，生命的起源与基因没有关系。而这正是我通过对深海热液的研究得出的最新结论。
什么？生命的诞生与基因没有关系！？
高井博士
是的。然而，毫无疑问，基因信息对于如今地球上的生命来说本质上最为重要。但对于40亿年前诞生的生命来说不一定需要“信息的传承”。我们得出的结论是，只要能活下去就可以了。
说起来，行星的诞生和生命的诞生是一种物理学现象。也就是说，我认为“生命的诞生是一种物理现象”，这是一个相当重要的概念。相对而言，“诞生后的延续则是故事”。
反过来说，生命在延续的过程中已拥有基因，这是很有意义的，是吧？
高井博士
是的。生命的诞生是一种化学反应、物理现象。但如果没有基因，生命就无法超越物理现象演绎故事。
这种说法与教科书上的假设说法很不一样啊。
高井博士
关于生命的起源，以往的观点基本上都侧重于“如何形成基因信息”。因为DNA是之后形成的，所以首先是RNA。若是温泉的话，似乎可以形成RNA，于是便有了生命原型诞生于温泉的说法。各种材料从宇宙落到地球表面，所以也可以说这是一个聚集材料的好地方。
从这个意义上讲，深海热液并不是什么材料聚集地，但我们已经发现其实可以在那里生成所需之物。糖类、碱类，甚至可能连氨基酸、核酸都能在深海中生成。不但不会被宇宙的不稳定供给所干扰，还可以就地制造自己所需的物质。由此形成最基础的新陈代谢系统，诞生仅进行代谢、分裂和再生的生命原型。
©︎JAMSTEC
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原来生命起源于深海热液的学说认为生命原型是基于这样一个过程诞生的啊。
高井博士
我最新的设想是，“深海热液中诞生出仅有代谢系统的生物”。之后经过一段漫长的岁月，从某时某刻开始，生物有幸拥有了基因。基因与生命原型结合在一起，最终将形成我们共同的祖先LUCA。
酶与深海中的原始化学反应没有关系吗？
高井博士
是的。起初，“不依赖酶的新陈代谢”是利用矿物质和电化学特性进行的，但之后它被由氨基酸连接形成的蛋白质所代替，并在最外侧形成一层油膜。我认为最初的生命就是在那一刻诞生的。现在，我正在努力证明这一假说。
在此之前，我们不使用酶，只使用矿物和电化学特性，实现了从二氧化碳到一氧化碳、以及从一氧化碳到TCA循环（柠檬酸循环）的过程。几乎没有酶参与的条件下，可以完成TCA循环。
原来如此～。起初不需要酶的参与，后来转变为需要酶参与的过程，我对这个转变过程也非常感兴趣。
©︎JAMSTEC/NHK
高井博士
不管是 TCA循环，还是我们身体，将通过生成氨基酸、脂质等过程，形成代谢系统。关于这一过程的理论性，学校的生物课或化学课应该没有教过，这多半是在自然环境中建立起来的。
生命起源于深海热液这一观点成立的条件之一是电动势。只有深海热液能产生1V以上的自然电位，而能够引导这种电力的导体是深海中的硫化物烟囱。如果我们按照这个思路 ，那么最初的新陈代谢只能诞生自深海热液，而非温泉。
“深海热液才是生命代谢的起源”这一假设说法，形成于1980年代后期。但是，我们同时引入了电化学的构想，形成了一种全新的观点，即复杂的氧化还原反应是由矿物表面各种电位的产生所支配，并且是连锁反应。
嗯？按照这样一个过程的话，我们酶的祖先是何时出现的呢？
高井博士
生命原型形成之时，虽不需要酶的参与，但我认为酶的祖先在深海热液中诞生并已开始活动。
如果没有酶，应该就不会有生命的诞生。之所以这么说，是因为酶使活性速度和效率飞快提升并且可以缩短完成自我创造的时间。只有当基因产生并连接到一起以后，酶才能保留自己的同类。那便是LUCA。
在那之前只是化学反应、物理现象的生命原型，遇到基因和我们酶之后，便形成生命，演绎了延续传承的故事。真是让人感概万分。
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高井博士曾在JAXA（宇宙航空研究开发机构）工作过一段时间，在天体生物学（宇宙生物学）的研究领域也很有名。
高井博士
我的研究重点是生命的起源，而不是宇宙。如果问我为什么需要探索宇宙，那是因为地球上的生命只有1个类型。
从物种的意义来讲，地球上有100亿种，但类型却只有1个。按照科学定义，如果只有1个例子，就无法证实其真实性。所以，必须要找到第2个、第3个例子，并通过归纳和演绎进行证明。若真想解开生命起源之谜，就只能到地球以外的地方寻找生命。
这是否意味着需要具备与地球相同的条件呢？
高井博士
纵观整个宇宙，与恒星距离适当的行星少之又少，大多数行星都是“冰冻世界”。近年来的宇宙观测结果显示，即使在冰冻世界里也可能存在深海热液。因此，深海热液这个条件在宇宙范围内具有普遍性。
如果地球上的深海热液中必然诞生生命，那么宇宙中的深海热液也必然会诞生生命。换言之，生命的普遍性在这里也可以产生。
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去证明冰冻世界也有生命。候选星球是高井博士在书中提到的土卫二（土星的第2颗卫星）吧。
高井博士
如果要探测，性价比最好的星球是土卫二。
©︎NASA/JPL/Space Science Institute
什么时候才能探测土卫二呢？
高井博士
要是有资金的话，马上就能开始探测。只是，其花费高达1000亿日元，并且成功的概率只有百分之五十。
我也很期待宇宙旅行和海底旅行变为现实，同时也希望能有更多的资金投入到这种充满梦想的研究项目。对了，如此说来，或许“我们酶由氨基酸组成” 这一说法，也只是在地球上得到确认的1种类型而已吧！？
高井博士
或许还有由非氨基酸组成的酶。即使存在宇宙小酶同学也并不奇怪。
哇，不知道会是怎样的亲戚呢。目前只有关于将金属分子加入蛋白质聚集体的“人工酶”研究，没准宇宙中的小酶同学也是混合型的。无论如何，应该都能明确我们酶的普遍形态，所以我真的很期待。
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最后，能否谈谈您今后的目标呢。
高井博士
我在JAMSTEC创立了“超先锐研究开发”部门，如今作为它的守护者，坚持开展着各种活动。我现在的主要工作不是做自己喜欢的研究，而是着眼于如何能让研究者自下而上地进行原创性研究，我所有的工作为之而付出努力。
此外，我也想拿出一点点时间继续自己的研究。或者向着我最爱的深海去潜航。因为我还想继续研究尚未全部得到证实的我所描绘的生命起源构想。为此，我必须亲自前往第一线，建立相应的研究体系，让这项有趣的研究继续下去。
©︎JAMSTEC
您今天所说的“某个瞬间发现：大海才是我的真爱”那句话，令我印象深刻！
高井博士
我经常说，我最爱的漫画是《灌篮高手》。主人公开始打篮球的契机，是由于他喜欢的女孩子是球队经理。嗯，动机不纯（笑）。不过不久以后，当面临关乎选手生涯能否继续的重要抉择时，他才意识到自己是真的热爱篮球。
热不热爱，不是一下子就知道的。开始时会带着各种杂念，直到拼了命去努力时，才能分辨出自己是热爱还是讨厌。我认为，热爱与否，只有努力以后才知道。
一开始是为了金钱也好，为了虚荣也罢，不管是为了什么都无所谓。在拼命努力的过程中，总会找到真正热爱的东西。人与人的相遇大概也是如此，就算之前的30年里未曾遇到好人，但是30年以后或许就会遇到，没人知道那一刻何时到来。所以我的观点是：必须积极面对生活，保持努力，不问西东。
要知道能找到值得自己奉献一生的目标并非那么容易，所以年轻时即使没有目标也不用怕。只要努力地生活，就一定会找到。
您说得真的太好了。总之要试着开始，并不懈努力。哪怕最初动机不纯也没有关系。
高井博士
或许动机越不纯，之后就越纯粹（笑）。
在谈论“何为生命”这个话题的过程中，高井博士所提出的像探险家一样观察世界的观点十分有趣。从小酶同学的角度来讲，在思考自己的身份与根源（比如自己是什么、来自哪里）时，可以将之作为参考。
按照高井博士的说法，生命的根源是化学反应的连锁历程，而小酶同学正是大自然为了重复进行连锁化学反应，同时为了准确无误地达成目标而创造出的产物。生物体由小酶同学组织同伴们聚集在一起而组成，它们负责生命活动。
高井博士认为，要想维持生命，离不开小酶同学有规律的活动。而建立这种规律的一大机制就是基因。或许对于小酶同学来说，基因是如同“神”一样的存在。
宇宙探测虽说需要投入大量资金，但探测的结果能让生活在地球上的我们在所思所想方面得到方向性解答，因而也有其浪漫的一面。
不仅仅是生命，整个自然界都是化学反应的集合体，是一个网络。小酶同学是自然秩序的代表，小酶同学请引以为豪，也请继续努力哦。
酶活跃在这个世界的每个角落，我们正在探寻它们全新的可能性。
在本栏目中，我们会与“小酶同学”一起探访如今活跃在各个领域的人们，听他们讲述自己的故事。