分光学的手法による先カンブリア時代微化石分類のための有機分子の探索

• Project/Area Number: 19J40214
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 17050:Biogeosciences-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 伊規須 素子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門・超先鋭研究開発プログラム, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2020-01-06 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
• Keywords: 有機質微化石 / 顕微赤外分光法 / STXM-XANES分析 / 先カンブリア時代 / 光熱変換赤外分光法 / 赤外分光分析 / 顕微ラマン分光法 / 微化石

Outline of Research at the Start

本研究は，形態的特徴と化学的特徴を合わせることで，先カンブリア時代微化石の起源生物に制約を与える新しい指標を得ることを目指す．
そのために，顕微赤外分光法や走査型透過X線顕微鏡－軟X線吸収端近傍構造分光法といった分光学的手法を用い，微化石を構成する炭質物の化学結合状態をマイクロスケールからナノスケールで明らかにする．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、形態的特徴と化学的特徴を合わせることで、先カンブリア時代微化石の起源生物に制約を与える新しい指標を得ることを目指す。そのために、走査型透過X線顕微鏡－軟X線吸収端近傍構造（STXM-XANES）分光分析を用いた構造解析を行い、微化石を構成する炭質物の化学結合状態をナノスケールで明らかにすることを計画した。
前年度に引き続き、球状微化石を含む形態的に異なる3種類の微化石に対して、高エネルギー加速器研究機構でSTXM観察を行い、C-XANESスペクトルを得た。用いた3種類の微化石は赤外分光分析の結果が比較的類似する。STXM観察の結果、動物胚と解釈される2種類の球状微化石（Megasphaera, Megaclonophycus）は異なるC-XANESスペクトルを示した。MegasphaeraのC-XANESスペクトルは形態的に藻類と解釈される化石に類似した。それぞれの微化石の起源生物を解釈するには現生の生物やその続成変化について更に検討する必要があるが、本研究の結果は、これまでに得た顕微赤外分光分析の結果が類似する試料であっても、STXM観察を行うことで、更に化学的な分類が可能であることを示す。
また、本研究で主に使用してきた顕微赤外分光法の空間分解能を向上させる手法として、光熱変換赤外分光法（O-PTIR）に着目した。本研究で着目する脂質の吸収帯を含む波数範囲（2800-3000cm-1）において、原核生物の２大ドメインである細菌・古細菌１細胞から赤外スペクトルを得ること及びドメイン識別が可能か検証した。10種類の細菌・古細菌の測定を行った結果、O-PTIR法は細菌のみならず古細菌でも１細胞から赤外スペクトルを得ることが可能であり、着目する指標についても従来の顕微赤外分光法で得られるそれと概ね同等であることが分かった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of California, Santa Barbara(米国)
• [Journal Article] Heterogeneous nature of the carbonaceous chondrite breccia Aguas Zarcas Cosmochemical characterization and origin of new carbonaceous chondrite lithologies (2022)
  • Author(s): Kerraouch Imene、Kebukawa Yoko、Bischoff Addi、Zolensky Michael E.、Wolfer Elias、Hellmann Jan L.、Ito Motoo、King Ashley、Trieloff Mario、Takahashi Yoshio et al.
  • Journal Title: Geochimica et Cosmochimica Acta Volume: 334 Pages: 155-186
  • DOI: 10.1016/j.gca.2022.07.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatial distribution of organic functional groups in Ediacaran acritarchs from the Doushantuo Formation in South China as revealed by micro-FTIR spectroscopy (2022)
  • Author(s): Igisu M., Ueno Y., Komiya T., Awramik S.M., Ikemoto Y., and Takai K.
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 373 Pages: 106628-106628
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2022.106628
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Organic matter in carbonaceous chondrite lithologies of Almahata Sitta: Incorporation of previously unsampled carbonaceous chondrite lithologies into ureilitic regolith (2021)
  • Author(s): Kebukawa Yoko、Zolensky Michael. E.、Goodrich Cyrena A.、Ito Motoo、Ogawa Nanako O.、Takano Yoshinori、Ohkouchi Naohiko、Kiryu Kento、Igisu Motoko、Shibuya Takazo、Marcus Matthew A.、Ohigashi Takuji、Martinez James、Kodama Yu、Shaddad Muawia H.、Jenniskens Peter、Sandford Scott
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 56 Issue: 7 Pages: 1311-1327
  • DOI: 10.1111/maps.13713
  • NAID: 120007179737
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] サブミクロン赤外分光装置を用いた原核生物１細胞分析の試み (2022)
  • Author(s): 伊規須 素子、宮崎 征行、酒井 早苗、高井 研
  • Organizer: 2022年度日本地球化学会第69回年会
• [Presentation] 真っ黒な殻の謎 ～大涌谷の黒たまご～ (2022)
  • Author(s): 木村 凜太朗、萬年 一剛、熊谷 英憲、松井 洋平、伊規須 素子、高野 淑識
  • Organizer: 日本火山学会 2022年度 秋季大会