生物の進化と系統（知識）の問題
原始地球の大気を想定して、次のような実験を行った。
実験 滅菌した 2 つの密閉装置 X と Y に、メタン・アンモニア・水素・水蒸気を同じ量ずつ入れた。装置の中の水は加熱して蒸発させ、冷却して液体にもどすことをくり返し、気体と水が装置の中を循環するようにした。装置 X では気体の中で火花放電を 1 週間続け、装置 Y では放電を行わなかった。その後、それぞれの装置にたまった水を調べた。
結果
| 装置 | 放電 | たまった水からのアミノ酸の検出 |
|---|---|---|
| X | 行った | 検出された |
| Y | 行わなかった | 検出されなかった |
この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 放電のエネルギーによって、アミノ酸から膜で包まれた細胞がつくられることが示された。
- イ 原始大気を想定した簡単な分子からなる気体から、放電のエネルギーによってアミノ酸などの有機物が生じうることが示された。
- ウ 気体と水を加熱・冷却して循環させるだけで、放電がなくてもアミノ酸が生じることが示された。
- エ 検出されたアミノ酸は、装置の中にいた生物がつくったものであることが示された。
この問題で使うもの
- 化学進化と生命の誕生（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（2 技能）
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ヒント
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ヒント 1
技能「化学進化と生命の誕生」を使う。この実験は、ミラーの放電実験と同じ考え方で、生物がいない状態で有機物ができるかを調べている。
ヒント 2
装置 X と Y で違う条件は「放電の有無」だけである。結果の違いは、この条件の違いによるものと考えられる。
ヒント 3
放電を行った X だけでアミノ酸が検出されたことから、ウとエは結果と合わない。残りの 2 つのうち、この実験で実際に調べたこと（アミノ酸が検出されるか）だけから言えるものを選ぼう。
答えと解説
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イ
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解説を読む
使う知識 この実験は、ミラーが行った放電実験と同じ考え方の実験である。ミラーの実験は、生物がいない原始地球で、簡単な分子から有機物ができた（化学進化）可能性を示したものである。
手順 1 2 つの装置の違いを確認する
装置 X と Y の違いは「放電を行ったかどうか」だけである。そのほかの条件（入れた気体、加熱・冷却による循環、滅菌）は同じにしてある。
手順 2 結果を比べる
放電を行った X だけでアミノ酸が検出され、放電を行わなかった Y では検出されなかった。したがって、アミノ酸が生じるには放電（雷などにあたるエネルギー）が必要であり、メタン・アンモニア・水素・水蒸気という簡単な分子の気体から、放電のエネルギーによってアミノ酸などの有機物ができたと考えられる。よって イ が適当である。
ほかの選択肢が誤りである理由
- ア: この実験で調べたのはアミノ酸が検出されるかどうかだけであり、膜で包まれた細胞ができたことは調べていない。有機物ができることと、細胞（生命）ができることは別の段階である。
- ウ: 放電を行わなかった Y でもX と同じように加熱・冷却で循環させたが、アミノ酸は検出されなかった。したがって、循環だけでアミノ酸が生じるとはいえない。
- エ: 装置は滅菌してあり、生物はいない。また、放電の有無だけで結果が変わったことから、アミノ酸は生物によらず化学反応でできたと考えられる。
別解
これはミラーの実験にあたる。放電を行った X でだけアミノ酸が検出され、行わなかった Y では検出されなかった。
ア: 細胞がつくられたという結果はなく、アミノ酸が検出されただけなので誤り。
イ: メタン・アンモニア・水素・水蒸気という簡単な分子の混合気体から、放電のエネルギーでアミノ酸などの有機物が生じうることが示された。正しい。
ウ: 放電のない Y ではアミノ酸が検出されなかったので誤り。
エ: 装置は滅菌されており、生物はいないので誤り。
よって イ。