鉱物を触媒に温和な条件下で無機物から有機物を合成―生命の起源の謎に迫る化学進化で成果：産業技術総合研究所
(2020年3月3日発表)
（国）産業技術総合研究所は3月3日、天然の鉱物を触媒として水素（H2）と二酸化炭素（CO2）から容易に有機物が合成できることを発見、この反応によってできた有機物が生命誕生のもととなった可能性があると発表した。生命の起源のなぞ解明に大きく迫る成果としている。
生命の起源となる初期生命は、38～40億年前の地球で化学進化という過程を経て誕生したと考えられている。この化学進化でとりわけ重要なのが、原始地球環境において単純な無機分子から複雑で多様な生体の有機分子が作り出されていく反応で、H2によるCO2の還元反応はその代表例とされている。
海水から熱水が噴出している熱水噴出孔は、原始地球でこの反応が起きた最有力候補地と考えられており、産総研の研究グループは、ドイツの大学や研究機関などと協力し仮説を裏付ける研究に取り組んでいた。
研究では、3種類の天然鉱物がH2によるCO2の還元反応の触媒となるのではないかと考え、それを実験室における実験で調べた。
取り上げた鉱物の一つはグライガイトという、磁性を持つ硫化鉄の一種（Fe3S4）で、三価の鉄原子二つと二価の鉄原子一つから成る混合原子価の鉄鉱物。もう一つはマグネタイトという磁性を持つ酸化鉄の一種（Fe3O4）で、三価の鉄原子二つと二価の鉄原子一つから成る混合原子価の鉄鉱物。もう一つは、アワルイトという元素状金属合金の一種（Ni3Fe4）で、原始地球に豊富に存在したとされる鉱物。これら鉱物は熱水と岩石の反応により継続して形成され、熱水噴出孔付近に蓄積したと考えられている。
原始地球環境を模擬した多様な条件下でH2、CO2、水をこれらの鉱物とともに反応させたところ、ギ酸、酢酸、ピルビン酸など、初期生命を作り出す基になったと考えられる多様な有機物の合成が確認された。
H2とCO2からの有機物の合成は化学工業などにより極めて過酷な条件では実証されていたが、生物の代謝反応に近い温和な条件での反応を天然鉱物を触媒に用いて実証したのはこれが初めて。この反応は、もっとも原始的な生物とされるメタン菌や酢酸生成菌などが行っているH2によるCO2還元反応と基本原理が類似しており、このようなCO2還元反応が継続して起こることでたんぱく質や核酸、脂質が作られ、最終的には初期生命の誕生に結び付いたと考えられるとしている。
