『人類が知っていることすべての短い歴史』（2003年）は、宇宙の創生から最も小さなバクテリアとの関わりまで、生命のあらゆる側面に関する現代科学の考え方を、わかりやすくまとめた一冊です。
この本の要点：生命、宇宙、そして万物の基本を学ぶ
私たちはどのようにしてここに存在するのか？ 宇宙はどこから来たのか？ そもそも宇宙とは何なのか？ 偉大な思想家や科学者たちは何千年もの間、これらの問いに取り組んできました。しかし、ようやく今、私たちはこの途方もなく複雑な宇宙の全貌を理解し始めているに過ぎません。
この要約では、実存にかかわる主要な疑問を短期間で学べます。宇宙がどのように形成され、生命がどのように誕生したのか、そして世界の偉大な頭脳たちがどのようにして画期的なアイデアにたどり着いたのかを知ることができるでしょう。しかし、科学が世界への理解を大きく深めてくれた一方で、いまだに答えの出ていない疑問も数多く存在します。深海に生息する多様な生命体や、宇宙を構成する多くのもの、そして私たちの足元に広がる世界の要素でさえ、いまだ謎に包まれています。この要約では、以下のようなことも明らかになります。
- ビッグバンの名残を、今日どのようにして「聞く」ことができるのか
- 私たちの存在そのものが、バクテリアの恩恵によって成り立っている理由
- あなたがバナナやショウジョウバエと、どれほど多くの共通点を持っているか
ビッグバン理論は、宇宙が超高密度の一点から、とてつもない速度で誕生したと説く
1965年、アーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンという二人の電波天文学者が、ニュージャージー州で大型通信アンテナを使った作業を行っていました。彼らは実験を行うために、電波の静かな場所を見つけようとしていました。しかし、それがなかなか難しいのです。
アンテナをどこに向けても、根強いノイズが入り込みます。消えることのない、奇妙で焦点の定まらないシューという音です。ペンジアスとウィルソンは、このノイズを取り除くためにあらゆる手を尽くしました。装置を作り直し、システムを調整・再テストし、アンテナに登って鳥のフンを掃除しました。それでも、シューという音は消えませんでした。
業を煮やした彼らは、プリンストン大学の天体物理学者ロバート・ディッキーに電話をかけます。彼らの話を聞いたディッキーは、それが何を意味するのか即座に理解しました。それは、宇宙誕生の名残である宇宙背景放射だったのです。まったくの偶然から、ペンジアスとウィルソンは、宇宙が誕生した瞬間、すなわちビッグバンの最初の具体的な証拠を発見したのでした。ここでのポイントはこうです：ビッグバン理論は、宇宙が超高密度の一点から、とてつもない速度で発展したと述べている。 では、宇宙が形成された時、正確には何が起こったのでしょうか？ ビッグバン理論によれば、宇宙は「特異点」と呼ばれる無の一点から始まりました。
この点は非常にコンパクトで、次元を持ちませんでした。この無限に高密度な一点に、宇宙のすべての構成要素が閉じ込められていました。そして突然——その理由は誰にもわかりませんが——この特異点が爆発しました。一瞬のうちに、未来の宇宙を構成するすべての要素が虚空へと放り出されたのです。この爆発の純粋な規模と速度は、理解するのが難しいほどです。科学者たちは、ビッグバン直後、宇宙は10のマイナス34乗秒ごとにそのサイズが倍増したと考えています。
これがどれほどの速さなのか把握するのは難しいかもしれません。そこで、別の言い方をしてみましょう。わずか3分間で、宇宙は極小の点から直径1000億光年以上にまで成長したのです。全物質の98パーセントが、宇宙を支配する基本的な力とともに、あなたがサンドイッチを作るほどの時間で創造されました。アーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンが発見したシューという音に話を戻すと、それは一体何だったのでしょうか？ ビッグバンで解き放たれた強烈なエネルギーは、やがて冷えて電子レンジの波長に変わりました。ペンジアスとウィルソンがノイズとして捉えたのは、このマイクロ波だったのです。
そして、この証拠を見るのに大型の通信アンテナさえ必要ありません。テレビさえあれば誰でも可能です。テレビのチャンネルを合わせていない時に生じる、あの奇妙な砂嵐のような雑音に耳を澄ませてみてください。この雑音の約1パーセントは、ビッグバンの名残、つまり私たちの宇宙の最初期の瞬間の遺物なのです。
宇宙はあまりに広大で、おそらく別の生命体も存在する——ただ、まだ見つかっていないだけだ
ここで質問です。あなたは、宇宙にいるのは私たちだけだと思いますか？ 答える前に、まず宇宙の詳細を見てみましょう。ビッグバン以来、宇宙は膨張し続けています。特異点という、測定不可能なほど小さな点から、可視宇宙は100万×100万×100万×100万マイル以上の大きさに成長しました。
この広大な空間には、約1400億の銀河が存在しています。この数字もまた、私たちの誰もが本当に理解するには大きすぎるでしょう。そこで、もう少し身近な言葉で言い換えてみましょう。この1400億の銀河の一つひとつを冷凍グリーンピースだとすると、大きな講堂がいっぱいになるほどの量になります。実に多くのグリーンピースです。天文学者たちは、私たちの銀河である天の川銀河にいくつの恒星があるのか確信を持てていません。
しかし、1000億から4000億の間だと推測しています。ここでのポイントはこうです：宇宙はあまりに広大で、おそらく別の生命体も存在する——ただ、まだ見つかっていないだけだ。 さて、宇宙がこれほど広大で、多くの銀河、恒星、惑星があると知った上で、もう一度質問してみましょう。あなたは、宇宙にいるのは私たちだけだと思いますか？ 可能性は低そうに思えませんか？ しかし、宇宙人は実際どれくらいいるのでしょうか？ フランク・ドレイク教授による1961年の方程式によれば、私たちは何百万もの高度な文明のうちの一つに過ぎない可能性があります。
ドレイクの計算方法はこうです。まず、宇宙のある領域にある恒星の数を、惑星系を支える可能性のある恒星の数で割ります。次に、その数を、理論的に生命を支えられる可能性のある惑星系の数で割ります。最後に、それを生命が進化して知的生命体となる可能性のある惑星の数で割ります。割るたびに数は大幅に減りますが、ドレイクは、そこには多数の文明が存在すると結論づけました。彼は、私たちの銀河系だけでも何百万もの高度な文明が存在するかもしれないと推定したのです！
しかし、あまり夢中になりすぎないようにしましょう。これまでに確認したように、宇宙は巨大です。仮に二つの文明が存在するとして、その間の平均距離は、少なくとも200光年はあると思われます。ちなみに、1光年は約5.8兆マイルに相当します。ですから、たとえ異星文明が存在したとしても、それらはおそらくあまりに遠く離れており、私たちがすぐに遭遇できる可能性は低いのです。
アイザック・ニュートンは、宇宙と地球の動きを理解することに没頭した
アイザック・ニュートンは科学の発展に献身していました。そして、そのためには自分の体を危険にさらすことも厭いませんでした。例えば、人間の視覚のメカニズムを探るために自分の目に針を刺そうとする人は、他にほとんどいないでしょう。そして、多くの科学者はおそらく、太陽をじっと見つめる能力の限界を試すために実際に太陽を見つめたりはしないでしょう。
確かに、アイザック・ニュートンはかなりの変わり者でした。しかし同時に、彼は歴史上最も輝かしく影響力のある頭脳の一人でもありました。この章でのポイントはこうです：アイザック・ニュートンは、宇宙と地球の動きを理解することに没頭した。 多くの人は、アイザック・ニュートンの最も影響力のある著作は『自然哲学の数学的諸原理（プリンキピア）』だと考えています。しかし、このタイトルの本が、一般の人々の夏の読書リストに入ることはないでしょう。理解するのが信じられないほど難しいからです。
ニュートンは、素人にはほとんど理解不可能なように、意図的にこの本を書きました。自分のアイデアを単なるアマチュアと共有したくなかったのです。しかし、理解できる人にとっては、『プリンキピア』は史上最も重要な科学書の一つです。この著作には、多くの画期的なアイデアが含まれています。例えば、ニュートンの万有引力の法則です。これは、宇宙に存在する大小すべての物体が、他のすべての物体に対して引力を及ぼすと述べています。
その引力の大きさは、質量に比例します。二つの例で考えてみましょう。恒星は巨大であるため、惑星を軌道に乗せるのに十分な強い重力を持っています。しかし、あなたのデスクランプは比較的小さな質量なので、及ぼす重力ははるかに小さくなります。これが、あなたのペンや鉛筆がランプの周りを回っているのを見ない理由です。『プリンキピア』は、科学者が宇宙について多くのことを理解するのに役立ち、地球についてもより多くのことを知る手助けとなりました。例えば、ニュートンの法則によって地球の重さを推定することができます——ちなみに、約5.9725×10の21乗トンです。
また、惑星の真の形状を発見するのにも役立ちました。ニュートンの法則は、地球が球形ではないことを証明しました。地球の自転の力によって、極ではわずかに平たくなり、赤道では膨らんでいます。
ですから、正確に言うと、地球は真球ではなく、扁球です。しかし、アイザック・ニュートンは私たちが地球の動きと形についてより深く学ぶ手助けをしてくれましたが、その年齢については何も教えてくれませんでした。これについては次の章で探求します。1650年、ジェームズ・アッシャーというアイルランドの大司教が、長年の疑問に答えを出そうと決意しました。「地球は一体どれほど古いのか？」アッシャーは、旧約聖書やその他のいくつかの歴史的文書に含まれる情報を使って、この問題に取り組み始めました。
岩石と化石は地球が古いことを示していたが、放射能がその正確な年齢を明らかにした
注意深く熟考した結果、彼は非常に正確な答えを導き出しました。地球は紀元前4004年10月23日の正午に創造された、と。アッシャーの答えはあまり普及しませんでした。当時のほとんどの科学者は、地球はもっともっと古いと信じていました。唯一の問題は、彼らにはその正確な年齢を決定する方法がなかったことです。
ここでのポイントはこうです：岩石と化石は地球が古いことを示していたが、放射能がその正確な年齢を明らかにした。 19世紀の地質学者たちは、地球の岩石から多くのことを読み取ることができました。岩の層を見ることで、地球の歴史に多くの地質時代があったことを知ることができました。どの岩石がより古く、どの岩石がより新しいかを区別でき、岩石の各層が堆積するのに数百万年かかったに違いないこともわかりました。しかし、正確にどれほどの長さなのかを確信することはできませんでした。
地球の年齢が発見されたのは、20世紀に入ってからでした。そして、ついにこの秘密を解き明かした道具が「放射能」でした。放射能の概念は1896年にさかのぼります。マリ・キュリーとピエール・キュリーが、ある種の岩石が大きさや形に変化を示さずにエネルギーを放出することを発見したのです。彼らはこの現象を放射能と名付けました。キュリー夫妻の研究は、物理学者アーネスト・ラザフォードの興味を引きました。ラザフォードは、放射性元素が他の元素に崩壊することを発見しました。例えば、ある種のウラン——ウラン235——は、ある種の鉛——鉛207——に崩壊します。
さらに、この崩壊は常に同じ速度で起こります。特定のサンプル中の元素の「半分」が崩壊するのにかかる時間は常に同じです。このプロセスは「半減期」として知られており、何かの年齢を推定するのに非常に役立ちます。ウラン235の半減期と、それが鉛207に崩壊することを知っていれば、岩石中のこれら二つの元素の現在の量を測定することで、岩石の年齢を計算できます。これらすべての発見が結集し、地球の年齢が判明したのは1956年になってからでした。その年、クレア・キャメロン・パターソンは、古代の隕石を用いた正確な年代測定法を編み出しました。
彼は、地球が約45.5億年前のものであると決定しました——誤差はプラスマイナス7000万年です。これはジェームズ・アッシャーの推定よりもはるかに古いですね！
アインシュタインの特殊相対性理論は、時間は相対的であると述べる
私たちは皆、アルバート・アインシュタインが史上最も有名な科学者の一人であることを知っています。しかし、アインシュタインの初期の人生は、決して素晴らしいものではありませんでした。実際のところ、彼は優れた学生ではなく、最初の大学入試に失敗さえしました。大学では、若きアインシュタインは高校の科学教師になるために勉強しましたが、教職に就くことができませんでした。
アインシュタインは最終的に、スイスの特許庁で働くことになりました。1905年、特許事務官というこのつつましい役職に就いていた時に、アインシュタインは初めて世界にその名を刻んだのです。そして、それは実に大きな足跡でした！ 彼がその年に発表した論文は、科学を完全に変えることになります。この章でのポイントはこうです：アインシュタインの特殊相対性理論は、時間は相対的であると述べている。 アインシュタインは、1905年のこれらの論文で初めて「特殊相対性理論」を説明しました。
ごく簡単に言うと、この理論は、時間の概念は相対的であり、一定の速さで進むわけではないと述べています。これは理解するのが難しい概念かもしれません。結局のところ、時間は一定に「感じられ」ます。毎秒、毎分、毎時間がまったく同じ速度で過ぎていきます。速度が上がったり遅くなったりすることはなく、私たちがそれを変えるためにできることは何もないように感じられます。しかし、時間は「相対的」なのです。
時間は異なる状況に応じて、異なる速度で流れます。それは、あなたの相対的な位置や、他の誰か、あるいは何かと比較した速度に関係しています。説明のために、イギリスの哲学者バートランド・ラッセルが挙げた例を使ってみましょう。あなたが駅のプラットホームにいると想像してください。駅に近づいているのは、光速に近い速度で走っている電車です。あなたにとって、この電車はゆがんで見え、その高速で走る電車内の人の声は、まるで間違った速度でレコードがかかっているかのように、ゆがんで遅く聞こえるでしょう。
もし電車の中の時計を見ることができたら、それらがプラットホームの駅の時計よりもゆっくり進んでいるのを発見するでしょう。ここまでは奇妙ですが、さらに奇妙なことがあります。電車に乗っている人は皆、物事を通常通りに経験します。彼らの声や動きは、本来そうあるべき姿で、スムーズで通常の速度に見えます。彼らにとっては、電車の中の時計も通常通りに動いています。
しかし、彼らがプラットホームのあなたを見たら、あなたがゆがんで見え、ゆっくり話し、奇妙な動きをしていると思うでしょう。速度と、動いている物体に対する相対的な位置に応じて、異なる時間の速度を経験するのです。簡単でしょう？ しかし、アインシュタインの業績はこれだけではありませんでした。次の章では、彼の科学への二つ目の偉大な貢献について議論します。
アインシュタインの一般相対性理論は、重力に対する見方を一変させた
皆さんの体の中には途方もない量のエネルギーがあることをご存知ですか？ 体内のすべての原子や分子の中には、大量の位置エネルギーが含まれています。もし体内の「すべての」エネルギーを解放したら、水素爆弾30個分に相当する爆発を引き起こすでしょう。そして、このエネルギーは私たちの体の中だけにあるのではありません。
質量を持つすべてのもの——すべての岩、生命体、惑星——には、莫大な位置エネルギーが秘められています。アルバート・アインシュタインは、彼の最も有名な方程式で、質量とエネルギーのこの関係を説明しました。E = mc²、つまり「エネルギーは質量に光速度の二乗を掛けたものに等しい」です。ごくごく簡単に言うと、E = mc²は、質量とエネルギーがほぼ同じものであることを説明しています。質量とは、単に解放される準備ができている位置エネルギーなのです。しかし、これがアインシュタインの最終的な発見ではありませんでした。この章でのポイントはこうです：アインシュタインの一般相対性理論は、重力に対する見方を一変させた。
1917年に発表されたアインシュタインの一般相対性理論は、「時空」という革命的な概念を提唱しました。その名が示す通り、時空は空間の三次元に四次元目の時間を組み合わせたものです。言い換えれば、空間と時間は同じ実体の要素なのです。時空という奇妙な概念を想像するのはかなり難しいかもしれません。それを理解するのに役立つ比喩の一つは、時空を引き伸ばされたゴムのシートとして考えることです。このシートは平らですが、可鍛性があり、ゆがんだり曲がったりすることができます。
とりわけ、時空の考え方は重力についての私たちの考え方を完全に変えました。重力とは、実際には時空の湾曲なのです。仕組みはこうです。質量を持つ物体は時空を曲げます。より大きな質量を持つ物体は、より大きく時空を曲げます。より小さな物体が時空を通過する際、これらの曲線に沿うことになります。これが基本的に重力です。
ゴムのシートの比喩に戻りましょう。大きくて丸い物体、例えばボウリングの球をシートの中央に置くと、シートは伸びてたわみます。これが、太陽のような巨大な物体が時空を伸ばし、曲げる方法です。さて、シートの上にビー玉を転がすと想像してください。ビー玉は直線で進もうと最善を尽くします。しかし、ビー玉がボウリングの球に近づくにつれて、進路がそれ始めます。
より重い物体によって作られた斜面に沿い始めるのです。すぐに、ビー玉はゴムシートの曲線に沿ってぐるぐると回り続けるようになるでしょう——ちょうど惑星が太陽の周りを公転するように。一つの洗練された理論で、アインシュタインは重力がどのように機能するかを世界に説明したのです！
ヴェルナー・ハイゼンベルクの不確定性原理は、粒子の動きを説明するのに役立つ
これまで見てきたように、アルバート・アインシュタインは、時間や重力といった巨大な現象を理解するのに役立ちました。しかし、宇宙で最も小さなものについてはどうでしょうか？ 原子、分子、粒子についてはどうでしょう？ アインシュタインの理論は、このような極小のスケールでも機能するのでしょうか？
そうとは限りません。ここでのポイントはこうです：ヴェルナー・ハイゼンベルクの不確定性原理は、粒子の動きを説明するのに役立つ。 原子は、中性子と正に帯電した陽子で満たされた原子核で構成されています。この原子核の周りを、負に帯電した電子が回っています。原子の陽子と電子の振る舞いは、それを研究した初期の科学者たちを困惑させました。従来の物理法則によれば、回転する電子は急速にエネルギーを使い果たしてしまう「はず」です。
原子核に詰め込まれた正に帯電した陽子は、互いに反発し合う「はず」です。言い換えれば、原子は本来存在し得ないはずなのです。この奇妙な原子の世界を理解するためには、新しい科学の分野が必要でした——これが「量子論」として知られるようになったものです。量子論の発展における重要人物がヴェルナー・ハイゼンベルクでした。1926年に、彼は「量子力学」の概念を発展させました。彼の理論の中核にあったのは「不確定性原理」です。
この原理の仕組みは次の通りです。物理学者が初めて原子核の周りを回る電子を測定したとき、彼らは奇妙な現象を目の当たりにしました。ある時は電子は波のように振る舞い、またある時は電子は粒子のように振る舞ったのです。物理学者たちは混乱しました。どうしてそれらが同時に二つの状態であり得るのか？ それらは波「か」粒子「か」のどちらかであるはずです。両方であるはずがないですよね？
ハイゼンベルクの不確定性原理は、この難問を解決しました。簡単に言うと、不確定性原理は、電子は粒子であるが、波と同じように説明できる粒子である、と仮定します。この原理はまた、電子が今どこにあるか「か」、その進路と速度を知る「か」のどちらかしか不可能であることも説明します。その位置「と」進路の両方を知ることは不可能なのです。これが意味するのは、電子がどこにあるかを実際には予測できないということです。ある場所に存在する確率を推測することしかできません。量子論は理解するのが難しいですが、非常に小さな実体を説明するのに役立ちます。
これは、重力や時間といった宇宙の大きなものを説明するためには使えません。逆に、相対性理論は宇宙のより大きな力を理解するのに優れています。しかし、原子以下の世界を説明するのには全く役に立ちません。したがって、科学は二つの理論、すなわち量子物理学と相対性理論を抱えています。すべてを説明する理論はまだ誰も見つけていません。
地球での生命を可能にする、四つのユニークな条件がある
次に家を出るときは、少し時間を取って自分の周囲を観察してみてください。特に、生命の驚くべき多様性に気づいてみてください。鳥、昆虫、トカゲ、げっ歯類、犬、猫、そしてもちろん、同じ人間たちを目にするかもしれません。惑星地球は生命にあふれているように見えます。
これを見ると、私たちの惑星が住みやすい場所だと思ってしまうかもしれません。しかし、それは全くの誤りです。ここでのポイントはこうです：地球での生命を可能にする、四つのユニークな条件がある。 地球上の生命の驚異的な多様性にもかかわらず、私たちの惑星は決して快適とは言えません。人間として、私たちは地球上の比較的ごくわずかな場所にしか住むことを強制されていません。砂漠や南極では生き残れません。
海の上や中に住むこともできません。ある推定によれば、地球の居住可能な空間の99.5％は、人間にはまったくアクセス不可能です。地球のほとんどの場所で生きていくことがいかに難しいかを考えると、私たちがここに存在していること自体が驚きです！ 実際、私たちは地球上にわずかでも住む場所があること自体、信じられないほど幸運なのです。惑星が居住可能であるためには、四つの条件を満たさなければなりません。第一に、恒星からちょうど適切な距離になければなりません。
恒星に近すぎる惑星は熱すぎて生命を維持できません。しかし、遠すぎると寒すぎて生命が繁栄できません。実際、地球が太陽にもう5パーセント近いだけか、あるいは15パーセント遠いだけで、生命は発生しなかったでしょう。第二に、惑星は生命を宇宙放射線から守る大気を持っていなければなりません。地球上では、保護的な大気を提供してくれているのは、惑星の溶融した核のおかげです。第三に、完全なサイズの月が必要です。岩だらけでくぼみのあるこの伴侶がいなければ、地球は今よりはるかに速く自転しているでしょう。
その目がくらむような自転は、気候や天候を大混乱に陥れるでしょう。第四に、タイミングがすべてです。私たちの存在につながった複雑な一連の出来事は、生命を生み出すために、特定の時期に特定の方法で展開されなければなりませんでした。例えば、私たちの月は、約44億年前に火星サイズの惑星が地球に衝突した後に形成されました。この衝突によって、完璧なサイズの月ができたことに感謝しなければなりません。
また、この衝突が生命の発生前の数十億年前に起こったという事実にも感謝できます。もしもっと後に起こっていたら、地球上の生命を完全に消し去っていたかもしれません。
私たちは、海の生命について驚くほどほとんど知らない
船長やオリンピックセーラーは別として、私たちのほとんどは外洋で多くの時間を過ごすことはありません。陸地から遠く離れることはめったにないため、地球上にどれだけの水があるのかを実際には考えていません。正確には、13億立方キロメートルです。ここでのポイントはこうです：私たちは、海の生命について驚くほどほとんど知らない。
地球上の全水量の97パーセントは海にあります。しかし、人類史の大部分において、私たちはそれを無視してきました。海の最初の本格的な調査が組織されたのは、1872年になってからでした。その年、イギリスはHMSチャレンジャー号という元軍艦を海の探検に送り出しました。チャレンジャー号と乗組員は、3年半かけて世界中の海を横断しました。彼らは海洋生物を収集し、進みながら測定を行いました。
彼らの研究は、全50巻に及ぶ膨大な報告書と、「海洋学」という新しい科学分野を生み出しました。この新しい科学は、すぐには普及しませんでした。海洋学の物語に次の人物が登場するのは1930年代になってからです。オーティス・バートンとウィリアム・ビービーは、深海の底で何が見つかるかに興味を持っていました。そこまで深く潜るために、彼らは「バチスフェア」と呼ばれる小さな鉄製の潜水艇を建造しました。それは決して最先端の技術ではありませんでした。
操縦も運転もできませんでした。それは単に長いケーブルの先端につけられて海に落とされただけです。ローテクだったかもしれませんが、バチスフェアによってバートンとビービーは潜水の新記録を樹立することができました。1930年に、彼らは水深183メートルまで潜り、世界記録を打ち立てました。1934年までに、その潜水艇を使って900メートル以上を潜りました。残念ながら、彼らのどちらも正式な訓練を受けた海洋学者ではありませんでした。
そして、バチスフェアの原始的な照明のせいで、彼らはほとんど何も見ることができませんでした。彼らが報告できたのは、深海は奇妙なもので満ちているということだけでした。結果として、学者や科学者たちは彼らの発見をほとんど無視しました。状況はそれから改善しましたが、まだ十分とは言えません。
今日、科学者たちは最も深い海の底に到達しています。それでも、私たちはまだ多くのことを知りません。私たちは、地球上の海底よりも火星の詳細な地図を持っています。ある推定によれば、私たちは深海のたった100万分の1、あるいは10億分の1しか調査していないかもしれません。
バクテリアは地球で最も豊富な生命体であり、それらが可能にしてくれるからこそ私たちは存在する
子供の頃、私たちは手を洗うように教わります。30秒間こすり洗いし、温かい石鹸水ですすぐことが重要だと学びます。それは、付着したかもしれないバクテリアや細菌を取り除きたいからですよね？ さて、手を洗うことは確かに重要な衛生習慣ですが、バクテリアから逃れることはできません。
どこへ行こうとも、無数のバクテリアがあなたと一緒に移動しています。ここでのポイントはこうです：バクテリアは地球で最も豊富な生命体であり、それらが可能にしてくれるからこそ私たちは存在する。 しかし、すべてのバクテリアが悪いわけではありません。実際、もしあなたが健康なら、今まさにあなたの皮膚の上には約1兆個のバクテリアが生息しています！ 地球上には「あまりに」多くのバクテリアがいるため、地球上の全生物の質量を合計すると、小さなバクテリアがその総量の80パーセントを占めるでしょう。あなたは疑問に思うかもしれません。どうやって一つの生命体がこれほど豊富になったのか？
まず第一に、バクテリアは繁殖の達人です。彼らは多産です。バクテリアは10分足らずで新しい世代を生み出すことができます。この繁殖能力が意味するのは、外部からの影響がなければ、理論的には、たった一つのバクテリアが2日間で宇宙に存在する陽子の数よりも多くの子孫を生み出すことができるということです！ もう一つの理由は、バクテリアの驚くべき強さと回復力です。バクテリアはほとんどどんなものでも生きて繁栄することができます。
わずかな湿気があれば、最も過酷な環境でも生き延びることができます。バクテリアは原子炉の廃棄物タンクの中でさえ生きることができます。中には、破壊不可能に見えるほど回復力のあるものもいます。バクテリアのDNAが放射線を浴びせられても、何事もなかったかのように再形成されます。まるでホラー映画のように聞こえませんか？ 今すぐ手や体を洗いに行きたくなるかもしれません。
しかし、それほど怖がることはありません。実際、バクテリアは私たちの生存にとって信じられないほど重要です。他の重要な役割に加えて、バクテリアは私たちの廃棄物をリサイクルし、水を浄化し、土壌の生産性を保ちます。彼らは私たちの食べ物を有用なビタミンや糖に変換し、空気中の窒素を処理して利用できるようにしてくれます。全体として、「ほとんどの」バクテリアは人間にとって中立的か、有益です。しかし、確かに「すべての」バクテリアを味方と見なすことはできません。
約1000分の1のバクテリアが病原性です。このごくわずかなグループが、世界的に人間の死因の第3位を占める殺し屋です。ペストから結核に至るまで、最も毒性の強い病気のいくつかはバクテリアによって引き起こされます——だからこそ、手を洗い続ける必要があるのです。
生命は、自らをコピーする方法を見つけた遺伝物質の塊として自然発生した
こんな光景を想像してください。突然、あなたのキッチンにある特定の材料が魔法のように混ざり始めます。卵、重曹、小麦粉、バターがすべて結びつき始め、焼きあがっておいしいケーキになります。あなたはこの自己生成するケーキの光景に衝撃を受けます！
そして、事態はさらに奇妙になります。そのケーキが分裂し始め、さらにおいしいケーキを生み出します。そして、これらのケーキもまた分裂を始め、さらに多くの甘いお菓子を作り出します。この奇妙な状況は不可能に聞こえますか？ 実は、これはアミノ酸がタンパク質に結合する方法とかなり似ています——これは生命に不可欠なプロセスです。ここでのポイントはこうです：生命は、自らをコピーする方法を見つけた遺伝物質の塊として自然発生した。
アミノ酸が結合するときに生成されるタンパク質は、生命の構成要素です。それらが、まるで自分で焼けるケーキのように、ほぼランダムに出現するのは奇妙に思えるかもしれません。しかし、そう思うべきではありません。自己組織化プロセスは、雪の結晶の対称性から土星の環に至るまで、絶えず起こっています。そして、氷や岩のような無機成分でそれが起こり得るなら、なぜ有機成分では起こらないのでしょうか？ 結局のところ、有機物と無機物の唯一の本当の違いは、必須成分である炭素、水素、酸素、窒素だけなのです。このことのすべてが、自然発生的な生命が可能であることを意味します。
しかし、これではそれが「どのように」起こったのか説明できません。そして、なぜここ、地球上で起こったのか？ 私たちが知っている生命は、世代を超えて受け継がれてきた、一つの遺伝的トリックの結果です。この創造の瞬間は40億年前に起こりました。化学物質の小さな塊がなんとか自らを分裂させたのです。分裂することで、それは自らの遺伝暗号を伝える方法を学びました。この唯一の出来事が、地球上のすべての生命を開始しました。
生物学者たちはこれを「偉大なる誕生」と呼んでいます。偉大なる誕生によって始まったプロセスは、最終的にバクテリアを生み出しました。彼らは20億年の間、地球上で唯一の生命体であり続けました。その後、バクテリアは水分子を利用する方法を学び始めました。そうすることで、彼らは光合成のプロセスを作り出し、世界を酸素で満たしました。酸素レベルが現代の量に達すると、複雑な生命体が現れました。
それらは、植物のように酸素を放出するグループと、私たちのように酸素を消費するグループという、二つの大きなグループに進化しました。もちろん、数億年前のこの瞬間以来、生命は進化し続けてきました。これについては次の章でさらに詳しく学びます。
地球は数え切れないほどの種を支えているが、すべての生命は一つと見なせる
私たちは先ほど、地球上の生命は、分子の塊が自らを分裂させ、遺伝暗号を共有する方法を学んだときに始まったことを発見しました。この運命的な日、40億年前以来、生命はおおむね繁栄してきました。そこに存在する驚くべき多様性を見てください。地球上に非常に多くの異なる種が存在すると言うのは控えめな表現です。
推定は300万種から2億種に及びます。『エコノミスト』誌のある報告によると、世界の動植物種の最大97％が未発見のままです。しかし、この驚くべき多様性にもかかわらず、すべての生命はつながっています。ここでのポイントはこうです：地球は数え切れないほどの種を支えているが、すべての生命は一つと見なせる。 1859年、チャールズ・ダーウィンは『種の起源』を出版しました。この画期的な著作の中で、ダーウィンはすべての生物がつながっていることを実証しました。
ダーウィンは、異なる生命体が、その環境に応じて異なる進化の道筋に沿ってどのように進化したかを説明しました。周囲の環境に最適に進化した生命体は繁栄し、繁殖します。環境に適応できなかった生命体は滅びます。自然選択によるこの進化のプロセスを通じて、生命は多様化してきました。しかし、これらすべての進化をさかのぼっていくと、最終的にすべての種が共有する共通の祖先を見つけることができます。DNAに関する現代の調査は、すべての生命がいかにつながっているかを示しています。
例えば、あなたのDNAを他の誰かのDNAと比較すると、そのコードの99.9％がまったく同じであることがわかるでしょう。そして、こうした類似性は種の中だけに存在するのではありません——信じがたいかもしれませんが、あなたのDNAの約半分はバナナのDNAと完全に一致します。さらに、あなたの遺伝子の60％はショウジョウバエに見られるものとまったく同じであり、少なくとも90％はマウスに見られるものと何らかのレベルで相関しています。さらに奇妙なことに、科学者たちは私たちのDNAの一部が種を超えて交換可能であることを発見しました。例えば、人間のDNAをハエの特定の細胞に挿入することができ、ハエはこのDNAをまるで自分のものであるかのように「受け入れ」ます。
地球上のすべての生命がつながっていることは極めて明白です——私たちのほとんどが想像していたよりもはるかに密接に。生命の豊かな多様性を見ることは、まさに奇跡としか思えません。最後の章では、この奇跡が突然終わる可能性があるかどうかを見ていきます。
地球は常に、太陽系内、そして私たち自身の惑星上にさえ潜む、実存的危機のリスクにさらされている
日々の生活ではおそらく実感していないでしょうが、私たちの太陽系は実際には住むには危険な場所です。実際、地球はしばしば小惑星との衝突に危険なほど近づいています。宇宙空間を猛スピードで飛び交う、この岩のような天体は少なくとも10億個は存在します。各小惑星は太陽系内で特定の軌道をたどっており、その多くが定期的に地球の近くを通過します。
さらに恐ろしいことに、定期的に地球の軌道を横切る、直径10メートルを超える小惑星が約1億個存在します。科学者たちは、これらのうち最大2000個が、衝突した場合、文明を危険にさらすのに十分な大きさであると推定しています。衝突しないと思いますか？ 致命的な小惑星とのニアミスは、週に2、3回は起こっている可能性があり、まったく気づかれていないと予測されています。ここでのポイントはこうです：地球は常に、太陽系内、そして私たち自身の惑星上にさえ潜む、実存的危機のリスクにさらされている。 宇宙で起こっていることが十分怖くなければ、もっと身近なところにも心配すべきことがあります。
地球には、独自の「内部」の危険がたくさんあります。例えば、地震はいつでも起こり得ます。地震は二つのプレートが衝突するときに発生します。圧力が高まり、ついには片方が崩壊し、地震が起こります。これは、三つのプレートの合流点上にある東京のような場所にとっては特に問題です。地震は壊滅的になり得ます。
1755年、ポルトガルの繁栄していた都市リスボンは、一連の信じられないほど強力な地震とそれに伴う津波によって平らにされました。不幸なことに、6万人が命を落としました。そして、火山もあります。火山は現代科学をもってしても脅威であり続けています。例えば、1980年、米国ワシントン州のセント・ヘレンズ山が噴火し、57人が死亡しました。
政府の火山学者のほとんどが火山の挙動を積極的に監視し予測していたにもかかわらず、彼らは実際の噴火を予想していませんでした。それなのに、火山は噴火したのです。しかし、セント・ヘレンズ山の噴火は、米国にある別の火山と比較すれば、小さなものです。
イエローストーン国立公園の真下には、巨大な火山のホットスポットが存在します。この超巨大火山は約60万年ごとに噴火し、1600キロメートル以内のすべてを厚さ3メートルの灰で覆うと予測されています。私たちにとって不幸なことに、前回活動したのは63万年前です！ 地球で生きているというだけで内在する危険にもかかわらず、すべての歴史を振り返ると、私たちがここに存在できることがいかに信じられないほど幸運なことかがわかります。
最終的なまとめ
宇宙の歴史は驚くべきものであり、人類はまだ物事を本当に理解し始めたばかりです。何世紀にもわたる注意深い科学的研究を通じて、私たちは宇宙の誕生について理論化し、地球上の生命がいつ始まったかを学び、私たちの存在を支える法則を理解することができます。しかし、科学的発見のプロセスは決して止まらないため、まだ学ぶべきことはたくさんあります！
