ケモトン

ケモトン（「化学オートマトン」の略）という用語は、ハンガリーの理論生物学者ティボール・ガンティによって提唱された生命の基本単位の抽象モデルを指します。ガンティは1952年にこの基本的なアイデアを思いつき、1971年に著書『生命の原理』（元々はハンガリー語で書かれ、2003年に英語に翻訳された）の中でこの概念を定式化しました。^{[ 1 ] [ 2 ]}彼はケモトンがすべての生物の祖先であると示唆しました。

このモデルの基本的な前提は、生命は根本的に、そして本質的に、代謝、自己複製、二重脂質膜という3つの特性を持つべきであるということである。^{[ 3 ]}代謝機能と複製機能は、生命の基本機能に必要な自己触媒サブシステムを形成し、膜はこのサブシステムを囲んで周囲の環境から分離する。したがって、このような特性を持つシステムはすべて生命体とみなすことができ、自然選択を受け、自己維持的な細胞情報を持つことになる。このモデルは進化単位の哲学を提供するため、生命の起源に大きく貢献すると考える人もいる。^{[ 4 ]}

ケモトンは、代謝によって成長し、生物学的分裂によって複製し、少なくとも基本的な遺伝的変異を持つ原始細胞です。したがって、代謝のための自己触媒ネットワーク、構造組織のための脂質二重層、および情報のための複製機構という3つのサブシステムを含んでいます。細胞の代謝反応とは異なり、ケモトンの代謝は自律的な化学サイクルであり、酵素に依存しません。自己触媒作用は、独自の構造と機能を生み出します。したがって、プロセス自体には遺伝的変異はありません。ただし、このモデルには、自発的に生成され、構造に組み込まれる別の分子（図中のT ）が含まれています。この分子は膜脂質のように両親媒性ですが、非常に動的であり、頻繁に閉じたり開いたりする小さな隙間を残します。この不安定な構造は、新しい両親媒性分子が追加され、その後膜が形成されるために重要です。これが微小球になります。代謝反応により、微小球内部に浸透圧が蓄積され、これが膜の陥入、ひいては分裂を促す力を生み出す。実際、これはマイコプラズマなどの細胞壁を持たない細菌の細胞分裂に非常によく似ている。連続的な反応は、娘細胞に受け継がれる可変ポリマーを必ず生成する。ケモトンの進化したバージョンでは、遺伝情報は遺伝物質として機能し、RNAワールドのリボザイムのようなものとなる。^{[ 5 ]}

ケモトンは、生命に関するいくつかの理論のうちの1つにすぎず、^マンフレート・アイゲンとピーター・シュスターのハイパーサイクル[ ^{12 ] [ 13 ] [ 14 ]}（準種 の概念を含む） 、ロバート・ローゼンの( M,R )システム^{[ 15 ] [ 16 ]}、ウンベルト・マトゥラーナとフランシスコ・バレラのオートポイエーシス（または自己構築）^{[ 17 ]}、そしてフリーマン・ダイソンによる以前の提案[19]に類似した^{スチュアート・カウフマンの自己触媒セット[ 18 ]}などがある^{。これら全て}（ ケモトンを含む）は、エルヴィン・シュレーディンガーの著書『生命とは何か？』^{[ 20 ]}にその着想を得たが、当初は互いにほとんど共通点がないように見えた。これは主に、著者同士が連絡を取り合わず、主要な出版物の中で他の理論に言及した者がいなかったためである。 （ガンティの著書^{[ 1 ]}にはローゼンへの言及があるが、これは編集者のコメントとして追加されたもので、ガンティ自身が書いたものではない。）とはいえ、一見して明らかではない類似点も多く、例えばガンティとローゼンの間には多くの類似点がある。^{[ 21 ]}最近まで^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}、異なる理論を比較し、それらを一緒に議論しようとする試みはほとんどなかった。

一部の著者は、生命の起源のモデルを、現存するすべての生命の最後の普遍的共通祖先であるLUCAと同一視している。[ 25 ]これは、Lが^{最初の祖先}ではなく最後の共通祖先を指している ことを認識していないことに起因する重大な誤りである。最初の祖先ははるかに古く、LUCAが出現する前に多くの進化が起こった。^{[ 26 ]}

ギルとフォルテールは、その要点を次のように表現した。^{[ 27 ]}

LUCAは最初の細胞と混同されるべきではなく、長い進化の過程を経て誕生したものである。「最後」であるということは、LUCAの前には数多くの古い「祖先」が存在していたことを意味する。

• ケモトンホームページ
• Chemotonプロジェクト（2012年6月28日時点のアーカイブ）

• アミリ、アレズキ（2025年2月13日）。「このあまり知られていない科学者は50年前に地球上の生命の起源の秘密を解き明かしたかもしれないが、歴史に埋もれてしまった」。デイリー・ギャラクシー - グレート・ディスカバリーズ・チャンネル。 2025年2月13日閲覧。