すご～く遠い未来。こんな事はあり得ますか？

質問

すご～く遠い未来、「ＤＮＡ」をまるで「プログラミング」のように０から組み立てて、見たことも無い生物を人工的に創る・・・。

なんて事は出来るでしょうか？

もし、「出来るんじゃないかな～」と思われたなら、その「作り方」の具体的な行程なんかも想像して、教えていただけたら幸いです。

ＳＦの域のような気がしますが、至って真面目です（＾＾；
お願いします。

回答No.4

aguitar

最近、カオス理論の本を読んで、いろいろ考えたので、俺にも書かせてください。

結論から言いますと、既知のコンポーネント（セントラルドグマ、既知代謝系など）を組み合わせて、何か生物らしきものを作り出すのは、可能な域にあると思いますが、０から、発現調節や代謝系を創造して、まったく新しいタイプの生物を作り出すのは、「進化というシステム」を用いなければ、不可能だと思います。

「進化というシステム」を用いたプログラミングというのは、結構研究されているらしく、その威力は、大方の科学者の想像を遥かに超えたものだったそうです。
要するにこれは「学習型プログラム」の一種といえるのですが、こういうプログラムは、「掲示」と「ポイント」というシステムを使って、生物の進化に良く似た事を再現するらしいです。
まずランダムに「戦略」、あるいは「ルール」が、「掲示」されます。そのシステムが成果をあげている限り、その「戦略」は掲示板に残って居れます。ところが、より高い成果を上げる「戦略」が提案されると、元の「戦略」は捨てられて、新しい「戦略」に、取って代わられます。
このようなシステムは、チェスやポーカー、パイプラインのガス漏れ警報機にいたるまで、幅広い分野で、非常に優秀な成績を示しているのだそうです。

たとえばチェスの場合、考えられる組み合わせをすべて計算すれば、負ける事を知らないコンピューターができるはずでしょうが、そうならないのは、チェスの棋譜の、あり方の数が、人間の歴史という時間の中で、計算できる数を遥かに上回っているからなのだそうです。

生物の誕生も、「何十億年という時間と、地球という広大な場所」によって可能となった「奇跡の偶然」によって説明されてきましたが、最近の計算によると、偶然によって生命のシステムが構築される可能性は、「何十億年という時間と、地球という広大な場所」を考慮に入れても、なお余りにも小さすぎるのだそうです。

現在考えられているのは、まず最初にＲＮＡによる「触媒作用」によって、いわばプリオンのような「プレ生物」によって、原始地球の「有機物プール」の組成が、活発にパターンを形成（つまり正のフィードバック（だけじゃないけど）によって、複雑でアクティヴな状態が作られた）して、その中で、相互作用しながら、触媒によって「状態」を「意味のある（センス）」「状態」にしながら、さながら蝶の羽ばたきが入道雲を作るがごとく、生物学的に「アクティヴな状態」から生命が生まれた、というような筋書きであるようです。

分子生物学の実験を見ていると、生物のシステムの、精巧緻密さに驚かされますが、実は意外と、そのフレキシビリティにも驚かされます。一部のドメインを切り取った酵素でもある程度活性を示したり、ドメインとドメインの間に違うドメインをはさんでも活性があったりと、精巧で、一見繊細なシステムに見えるのが、実は、非常にタフなシステムという、側面ももっているようです。

が、だからといって生物が、線形な、単純なシステムであるわけではありません。
コンピューターシュミレーションによる、たった数個の規則からなる「ワールド」の中で、「擬似生命体」を維持していく実験でも、パラメータの許容範囲は非常に小さくて、「マジックナンバー」から外れたとたん、たちまち死滅してしまうのだそうです。
また、酵素反応など、よくまんがで「鍵と鍵穴」なんて解説されていますが、実際のin vivoでは、めまぐるしく形を変え、すさまじい速さで飛び回る分子同士が、一瞬のうちに、形を七変化億変化させながら、すごい数の反応を起こしてしまうというような感じらしいです。
ですから、変異によっては、「この温度では生きてられるが、この温度以上/以下では死んでしまう」（温度感受性変異）という、酵素反応の微妙さ、熱運動下でのシビアさ　というようなものが、垣間見えるような表現形として、現れるわけでしょう。

０からプログラムするということは、コードされたタンパクがin vivoでどのような形を取るか、どういう形を取れば目的の触媒活性を示すのか、どういう風にすれば調節ができるのか、どのように調節すればホメオスタシスを示すか、あげればきりがないですが、それらをすべて考えなくてはなりません。
たんぱく質を、配列から構造解析するだけでさえ、今のところ大変なんだそうです。また、作ることが理論上可能な、膨大（というか無限）のたんぱく質は、実際には、きわめて多様な、「低エネルギーな状態」を取り得るらしく、このことからも、配列だけから、分子の構造を決めることが、原理的に不可能であることが伺えます。構造を決めるためには、インターアクション、塩濃度、温度や力学的力に至るまで、ありとあらゆる状態を、シミュレーションに織り込まねばならないでしょう。
それよりもっとラフなシミュレーションで、分子の挙動を決定することは可能かもしれませんが、それですら大変でしょう。
それより前に、「生物」については、まだわかっていないことが、くさるほどあるのです。まだまだ勉強不足だと思います。
また、いくらゲノムを読んだところで、それは単に研究の一助になるだけで、決して本質的な理解につながるものでは（今のところ）ないのです。

さて、生物創造は可能か？
唯一可能性がありそうなのは、「進化システム」を用いた「進化の再現」じゃないかと思います。
前述したプログラムの話ですが、「地球の、限られた空間（たとえば原始地球の海一立方メートル）」をシュミレーション（これは最新のモデル化技術を駆使するわけですね）して、その中に「進化圧」をも持ち込んでやるわけです。そうしてスーパーコンピュータ（の並列処理ぐらいで）処理してやれば、新たな生命のシステムが生まれてくるかも。
ただ、現存する生物が、すべて同じ仕組みで生きていることを考えると、新たな生命システムが今日の地球上で生きていくのはまぁ無理なんだろうな、という気がします。生存競争に負けちゃいそう。