前回 [1]は、進化系統の解明から、生命の共通の祖先（＝生命の起源）は、あらゆる嫌気的（酸素を使わない）化学合成エネルギー代謝パターンを持つ超好熱菌であることを見ました。
続いて、では最古のエネルギー代謝とはどのようなものであったかを探りたいと思いますが、そのためにもまずは、エネルギー代謝とは何かの基礎を押さえたいと思います。
１ 代謝とエネルギー代謝
すべての生物（細胞）は、生きて活動するためにはエネルギーを必要とします。
このエネルギーは物質中に蓄えられており、物質を分解すれば取り出され、合成すれば再び物質に中に蓄えられます。
（下図はこちら [2]からお借りしました。）
応援、よろしくー 
生きている細胞内ではつねに物質の分解と合成が起こっているが、このような物質の化学的変化全体を代謝（または物質交代）といい、代謝と同時に起こるエネルギーの出入りや変換をエネルギー代謝という。
代謝には二つの方向がある。
同化＝物質の合成： 吸エネルギー反応（エネルギーを物質中に吸収する）
：光合成・窒素同化など
異化＝物質の分解： 発エネルギー反応（物質からエネルギーを取り出す）
：発酵・呼吸
２ 代謝は酸化還元反応
代謝では、酸化と還元という化学反応が頻繁に起こるので、次に酸化還元反応とは何かを見ます。
細胞内で起こっている酸化と還元には、次の３通りの起こり方（定義）がある。
①ある物質が酸素と化合することを酸化といい、酸素を失うことを還元という
②水素化合物から水素が離れること（脱水素反応）を酸化といい、水素と結合することを還元という
③ある物質が電子（ｅ－）を失う反応を酸化といい、電子を受け取る反応を還元という
（図はこちら [3]よりお借りしました。）
地球の生態系（食物連鎖）においてエネルギー媒体となっているのは、分子の最外殻にあって酸化還元に寄与している電子だが、電子は単独では存在できないため、多くの場合水素原子がその運搬役として機能している。即ちエネルギー媒体は大きくは水素と見なしてよい。
では次に、酸化還元反応の具体例を以下に見る。
図は、すべての物質が持つ「位置エネルギー」という潜在エネルギー（酸化還元電位とも言う）の一例で、通常反応に与る原子や分子の最外郭の電子が、反応に関わる際のエネルギーレベルを電気的ポテンシャルとして表現したもの。（図は高井研著『生命はなぜ生まれたのか 地球生物の起源の謎に迫る』より。）
この潜在エネルギーがマイナスになればなるほど（図では上に行くほど＝エネルギーが高く不安定で）エネルギーを放出したくて、
逆にプラスになればなるほど（図では下に行くほど＝エネルギーが低く安定で）エネルギーを受け入れたい。
（注：潜在エネルギーは、負の電荷をもつ電子の電位で表現しているので、マイナスが大きいほどエネルギーが高いという、直感的な印象と相反するので注意。）
図の左側は酸化反応、右側は還元反応で、可逆の場合は同じ高さになっている。
左側の酸化と右側の還元が反応したとして（酸化還元反応）、右下がりの場合は、エネルギー放出量に比べてエネルギー受入量が少ないので、余剰のエネルギーが基本的には熱となって発散する（発熱反応）。
例えば、水素と酸素が反応した場合（図の赤線の反応）、急な右下がりの坂で、すごいエネルギーが余り爆発する。
逆に右上がりの場合は、エネルギー放出量が少なく受入量が大きいので、エネルギーが足りない（吸熱反応）。よって何かエネルギーを足さないと反応は起きない。
例えば、図の青線の反応では、水の電気分解のように、わざわざ電気というエネルギーを与えることによって、水から水素を作っているのである。
以上のように、エネルギー代謝とは、左側の出発物質を右側の出発物質で酸化したときに、右下がりになる反応が基本であり、そのとき放出されるエネルギーを使って、「アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）」を合成する作業なのである。
（補足）図の左側の上のほうにある出発物資が重要で、冒頭で「エネルギーは物質中に蓄えられており」と書いたとおり、一番上の有機物が最も高エネルギー。また、無機物では水素が最強であることが分かる。
３ ＡＴＰ
すべての生物は有機物などから取り出したエネルギーをそのまま使わずに、必ずＡＴＰに蓄えてから使う。
ＡＴＰは、アデニン、リボース、リン酸の３分子からなる非常に反応性の高い化合物で、生体エネルギーは、ＡＴＰの末端のリン酸エステル結合の部分に貯蔵される。
ＡＴＰからリン酸が1分子はずれて｢アデノシン二リン酸（ＡＤＰ）｣になるとき、7.3[kcal/mol]のエネルギーが放出される。
逆に同じだけのエネルギーを取り込めば、ＡＤＰとリン酸からＡＴＰが再生される。
（右図はこちら [4]よりお借りしました。）
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
以上でエネルギー代謝の半分は理解できたと思います。
長くなったので、あとの半分は次回にします。お楽しみに
（参考）
高井研著『生命はなぜ生まれたのか 地球生物の起源の謎に迫る』
水野丈夫・浅島誠共編『理解しやすい生物Ⅰ・Ⅱ』
水質管理の基礎科学大綱 第一部 基礎編 [5]