[論文レビュー] The Imperatives of Cosmic Biology

Carl H. Gibson, N. C. Wickramasinghe|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2010

Spaceflight effects on biology参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、宇宙における生命が、初期の希少な有機分子から自己複製可能な微生物への変容という一度きりの出来事によって始まったのち、パンスペリアによって宇宙規模に広がったと提案している。修正されたビッグバン宇宙論と流体力学を用いて、銀河や銀河団が水平的遺伝子移動、星と惑星の相互作用、星間核合成によって駆動される相互接続されたバイオスフィアとして機能すると主張する。生命の形成は、条件が整えば避けがたいが、個々の惑星では保証されない。

ABSTRACT

The transformation of organic molecules into the simplest self-replicating living system,a microorganism, is accomplished from a unique event or rare events that occurred early in the Universe. The subsequent dispersal on cosmic scales and evolution of life is guaranteed, being determined by well-understood processes of physics and biology. Entire galaxies and clusters of galaxies can be considered as connected biospheres, with lateral gene transfers, as initially theorized by Joseph (2000), providing for genetic mixing and Darwinian evolution on a cosmic scale. Big bang cosmology modified by modern fluid mechanics suggests the beginning and wide intergalactic dispersal of life occurred immediately after the end of the plasma epoch when the gas of protogalaxies in clusters fragmented into clumps of planets. Stars are born from binary mergers of such planets within such clumps. When stars devour their surrounding planets to excess they explode, distributing necessary fertilizing chemicals created only in stars with panspermial templates created only in adjacent planets, moons and comets, to be gravitationally collected by the planets and further converted to living organisms. Recent infrared images of nearby star forming regions suggest that life formation on planets like Earth is possible, but not inevitable.

研究の動機と目的

• 宇宙の進化の決定的結果として、生命の出現が初期宇宙における一回の希少な出来事によって引き起こされたと提唱すること。
• 水平的遺伝子移動と星の活動によって促進されるパンスペリアを通じて、生命が銀河を越えて広がると主張すること。
• 流体力学とビッグバン宇宙論を統合して、生命を支える惑星クラスターの形成と拡散をモデル化すること。
• 星、惑星、星の残骸が新しい惑星系の化学的・生物学的種まきに寄与する方法を説明すること。
• 赤外線による星形成領域の観測データ—例えば、赤外線星形成領域の画像—を統合し、適切な条件下では生命の出現が避けがたいとすることを説明すること。

提案手法

• 修正されたビッグバン宇宙論と流体力学を用いて、プラズマ期以降の宇宙をモデル化し、原始銀河ガスの破壊が惑星形成クラスターに分離するのを模擬すること。
• 星の進化の原則を適用して、二重惑星クラスターの合体が星形成を引き起こす仕組みを説明すること。
• 核合成理論を用いて、星で生成され、超新星によって届けられる栄養素（例：有機前駆体）の起源を追跡すること。
• パンスペリアのテンプレート（生物学的構成要素）が隣接する惑星、衛星、彗星上で形成され、新しい惑星によって重力的に収集されることを提唱すること。
• 銀河間および銀河間隔を越えた水平的遺伝子移動を、宇宙規模のダーウィニズム的進化のメカニズムとして統合すること。
• 星形成領域の赤外線観測を分析して、地球型惑星における生命出現の可能性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 初期宇宙における自己複製可能な生命の初期出現を決定づける物理的および生物学的プロセスは何か？
• RQ2 水平的遺伝子移動は、銀河的および銀河間スケールでダーウィニズム的進化をどのように可能にするか？
• RQ3 星の爆発と惑星形成は、宇宙構造全体にわたり生命を支える化学物質をどのように分布させるか？
• RQ4 観測的および理論的制約から、地球型惑星における生命形成は可能ではあるが、必然的ではないのはなぜか？
• RQ5 修正されたビッグバン宇宙論と流体力学は、生命の初期起源の後における広範な拡散をどのように説明できるか？

主な発見

• 生命の起源は、宇宙初期に発生した一回限りの希少な出来事とされ、その後、宇宙全体に避けがたい拡散が続くと提唱される。
• 水平的遺伝子移動と銀間物質の交換のおかげで、銀河や銀河団は相互に接続されたバイオスフィアとして概念化される。
• 星は原始ガス内の惑星サイズのクラスター同士の二重合体によって形成され、惑星形成と星誕生が結びつく。
• 星の爆発（超新星）は栄養素とパンスペリアのテンプレートを拡散させ、新しい惑星での生命形成を可能にする。
• 星形成領域の赤外線画像は、生命出現の可能性を支持するが、個々の惑星では必然的ではない。
• 流体力学と宇宙論の組み合わせにより、生命の拡散が理解しやすい物理的プロセスによって支配されることを示し、宇宙規模のバイオスフィア進化が予測可能な結果であると結論づける。