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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Biogeochemistry of CO world

Administrative Group

Project AreaCO world
Project/Area Number 22H05149
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

上野 雄一郎  東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) スミス エリック  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任教授 (50770468)
中村 龍平  東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (10447419)
尾崎 和海  東京工業大学, 理学院, 准教授 (10644411)
鈴木 志野  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10557002)
北台 紀夫  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), 副主任研究員 (80625723)
ダニエラチェ セバスチィアン  上智大学, 理工学部, 准教授 (00595754)
Project Period (FY) 2022-06-16 – 2027-03-31
Keywords惑星環境 / 生命起源 / バイオマーカー / 自己触媒系
Outline of Annual Research Achievements

2022年度は総括班の事務・連絡体制および研究サポート体制を構築した。まずCO world領域事務支援室を東工大に設置し、事務支援体制を構築した。領域代表の下、隔月の頻度で開催される総括班会議により意思決定が効率よくなされる体制が整えられた。
一方、研究支援については、LCオービトラップ分析計を領域共用機器として導入した。同分析計は東工大に設置され、領域技術支援員のサポートの下、運用を開始した。これは超精密質量分析が可能な先端のLCMSシステムであり、化学班、環境班、生物班とさらに公募研究班を横断する活動を支援する。
また、本年度は領域メンバーを一同に介したキックオフミーティング(8月)、国際ワークショップ(Chemical Roots of Metabolism: 1月)を開催し、領域の研究を後押しするとともに、その活動を国内外に発信した。さらに2023年3月には松島においてExoMars-TGO/NOMAD symposiumを東北大と共催した。この国際会議は特に火星大気観測ミッションに関わるもので、CO world領域からの成果としては火星大気COが極度に13Cに枯渇することを観測(Aoki, Ueno et al. in review)、理論(Yoshida, Aoki, Ueno et al., 2023)、実験(Ueno, Kurokawa, Usui et al., in review)によって示したことが挙げられる。これにより惑星大気COの役割を同位体異常から明らかにしてゆく基盤を強固にすることができた。
さらに、研究成果の発信及び若手支援のため、論文出版経費等支援制度を構築した。本年度は環境班RAによるNature Communication誌に受理された論文についてオープンアクセス経費を支援した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

領域事務室の設置、最新鋭機器と技術支援院による研究支援体制の構築、3回の国内外研究集会の開催など、半年余りの期間で領域活動推進の基礎固めをするには十分なスタートダッシュに成功したと認識している。また、それぞれ密に行われている各班会議の情報は効率よく総括班会議に集約できており、そのため素早い意思決定が可能となっていることが大きい。

Strategy for Future Research Activity

前年度と同様に総括班会議の下で運営を効率的に行う。領域の活動発信については、HPに改善の余地があり、その更新を行う。また公募班を加えた活動を活性化するためのワークショップ、領域の国際ネットワークを形成するためのシンポジウム等を国内外において開催する。これと並行して、よりトピック的な話題についてタイムリーに情報交換するため、CO world seminarと題したオンラインの定期セミナーを新たに行う計画である。

  • Research Products

    (48 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (18 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 8 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 14 results,  Invited: 9 results) Remarks (3 results) Funded Workshop (2 results)

  • [Journal Article] Action functional gradient descent algorithm for estimating escape paths in stochastic chemical reaction networks2023

    • Author(s)
      Gagrani Praful、Smith Eric
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 107 Pages: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.107.034305

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Biogeochemical transformations after the emergence of oxygenic photosynthesis and conditions for the first rise of atmospheric oxygen2023

    • Author(s)
      Watanabe Yasuto、Tajika Eiichi、Ozaki Kazumi
    • Journal Title

      Geobiology

      Volume: 21 Pages: 537~555

    • DOI

      10.1111/gbi.12554

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Introducing atmospheric photochemical isotopic processes to the PATMO atmospheric code2023

    • Author(s)
      Danielache Sebastian Oscar、Iwama Gen、Shinkai Masumi、Oinuma Miho、Simoncini Eugenio、Grassi Tommaso
    • Journal Title

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      Volume: 57 Pages: 42~58

    • DOI

      10.2343/geochemj.GJ23004

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantification of polysulfide species in aqueous sulfur thermocell2023

    • Author(s)
      Wataru Takahagi, Norio Kitadai, Satoshi Okada, Hongyao Zhou, Ken Takai, Teppei Yamada
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 52 Pages: 197-201

    • DOI

      10.1246/c1.220486

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 重回帰分析による金属硫化物系CO2還元電極触媒の設計指針の提示2023

    • Author(s)
      山口晃,新井勝樹,An Niza El Aisnada, Lee Ji-Eun, 北台紀夫,中村龍平,宮内雅浩
    • Journal Title

      まてりあ

      Volume: 62 Pages: 40-47

    • DOI

      10.2320/materia.62.40

  • [Journal Article] Elemental sulfur, hydrogen sulfide, and carbon monoxide-driven dimerization of glycine at sub-millimolar concentrations: Implications for the orgin of life2023

    • Author(s)
      Norio Kitadai, Shigeru Shimamura, Wataru Takahagi, Masayuki Miyazaki, Eiji Tasumi, Satoshi Okada
    • Journal Title

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      Volume: 349 Pages: 55-63

    • DOI

      10.1016/j.gca.2023.03.033

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Strong depletion of 13C in CO induced by photolysis of CO2 in the Martian atmosphere calculated by a photochemical model2022

    • Author(s)
      Yoshida, T., Aoki, S., Ueno, Y., Terada, N., Nakamura, Y., Shiobara, K., Yoshida, N., Nakagawa, H., Sakai, S., Koyama, S.,
    • Journal Title

      Planetary Science Journal

      Volume: 4 Pages: -

    • DOI

      10.3847/PSJ/acc030

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Low 13C-13C abundances in abiotic ethane2022

    • Author(s)
      Taguchi, K., Gilbert, A., Sherwood Lollar, B., Giunta, T., Boreham, C.J., Liu, Q., Horita, J., Ueno, Y.,
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33538-9

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sulfur in Archean komatiite implies early subduction of oceanic lithosphere2022

    • Author(s)
      Kubota, Y., Matsu’ura, F., Shimizu, K., Ishikawa, A., Ueno, Y.,
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume: 598 Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2022.117826

    • Peer Reviewed / 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 spectroscopy2022

    • Author(s)
      Igisu, M., Ueno, Y., Komiya, T., Awramik, S.M., Ikemoto, Y., Takai, K.,
    • Journal Title

      Precambrian Research

      Volume: 373 Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.precamres.2022.106628

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sulfur isotope systematics of granitoids from the Yilgarn Craton shed new light on the fluid reservoirs of Neoarchean orogenic gold deposits2022

    • Author(s)
      Caruso, S., Fiorentini, M.L., Champion, D.C., Lu, Y., Ueno, Y., Smithies, R.H.,
    • Journal Title

      Precambrian Research

      Volume: 326 Pages: 199-213

    • DOI

      10.1016/j.gca.2022.03.023

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] STXM-XANES analyses of carbonaceous matter in seafloor hydrothermal deposits from the ~3.5 Ga Dresser Formation in the North Pole area, Western Australia2022

    • Author(s)
      Igisu, M., Takahashi, Y., Uematsu, K., Takeichi, Y., Ueno, Y., Takai, K.,
    • Journal Title

      Geochemical Journal

      Volume: 56 Pages: 129-133

    • DOI

      10.2343/geochemj.GJ22010

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sulfur mass-independent fractionation during SO2 photolysis in low-temperature/pressure atmospheres2022

    • Author(s)
      Endo, Y., Sekine, Y., Ueno, Y.,
    • Journal Title

      Chemical Geology

      Volume: 609 Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2022.121064

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Photochemical synthesis of ammonia and amino acids from nitrous oxide2022

    • Author(s)
      Zang, X., Ueno, Y., Kitadai, N.,
    • Journal Title

      Astrobiology

      Volume: 22 Pages: 387-398

    • DOI

      10.1089/ast.2021.0064

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The information geometry of two-field functional integrals2022

    • Author(s)
      Eric Smith
    • Journal Title

      Information Geometry

      Volume: 5 Pages: 427-492

    • DOI

      10.1007/s41884-022-00071-z

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polysulfide-assisted urea synthesis from carbon monoxide and ammonia in water2022

    • Author(s)
      Norio Kitadai, Satoshi Okada, Akiko Makabe, Eiji Tasumi, Masayuki Miyazaki
    • Journal Title

      PeerJ Organic Chemistry

      Volume: 4 Pages: e6

    • DOI

      10.7717/peerj-ochem.6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Geoelectrochemistry-driven alteration of amino acids to derivative organics in carbonaceous chondrite parent bodies2022

    • Author(s)
      Yamei Li, Norio Kitadai, Yasuhito Sekine, Hiroyuki Kurokawa, Yuko Nakano, Kristin Johnson-Finn
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 4893

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32596-3

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 生命起源のケミストリーは地球のハビタビリティーの存続に寄与できるか?2022

    • Author(s)
      北台紀夫
    • Journal Title

      Viva Origino

      Volume: 50 Pages: 4

    • DOI

      10.50968/vivaorigino.50_4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Can CO world create life? Opening talk2023

    • Author(s)
      Ueno Y.
    • Organizer
      CO world workshop on Chemical Roots of Metabolism
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 初期火星大気のCOから生成する有機物2023

    • Author(s)
      上野 雄一郎
    • Organizer
      第24回 惑星圏研究会 (SPS2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Large carbon isotope fractionation implies a CO world on early Mars2023

    • Author(s)
      Ueno Y., Schmidt J., Johnson M., Ozaki K., Kurokawa H., Usui T.
    • Organizer
      NOMAD SWT#23 (International conference on new insights into Mars achieved by remote-sensing observation, numerical simulation, and laboratory experiment of trace gases)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Combinatorial Chemistry with Rule-Based Systems and its Associated Information Theory2023

    • Author(s)
      Eric Smith
    • Organizer
      Life in the Universe
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Coupled evolution of the atmosphere and life before the advent of oxygenic photosynthesis2023

    • Author(s)
      尾﨑 和海
    • Organizer
      Japanese-Canadian Frontiers of Science Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chemistry of CO world: Progress report 20222023

    • Author(s)
      Norio Kitadai
    • Organizer
      Workshop on chemical roots of metabolism
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 将来探査に向けた惑星保護の取り組み2023

    • Author(s)
      鈴木志野
    • Organizer
      惑星圏シンポジウム
  • [Presentation] Gradient-Driven Electrocatalysis at Submarine Hydrothermal Vents2023

    • Author(s)
      Ryuhei Nakamura
    • Organizer
      KU BK21 Mini-Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tracing oxygen in sulfate using 34S-18O clumping2022

    • Author(s)
      Ueno Y, Surma J, Katsuta T, Ishimaru T, Nakagawa M, Crockford P.W., Bao H., Yoshida N.
    • Organizer
      ISI2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The compositional dichotomy of ca. 3.3 Ga komatiites from the West Pilbara2022

    • Author(s)
      Kubota Y., Nakano S., Ishikawa A., and Ueno Y.
    • Organizer
      Goldschmidt Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Potential mechanisms to synthesize amino acids from nitrous oxide and carbon monoxide through large molecular weight precursor2022

    • Author(s)
      Zang, X., Ueno, Y.
    • Organizer
      Goldschmidt Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 還元的な初期火星大気のCOから生成する有機物の異常な13C枯渇2022

    • Author(s)
      Ueno Y., Schmidt J., Johnson M., Zang X.
    • Organizer
      地球化学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Can CO world create an evolvable chemical system?2022

    • Author(s)
      Ueno Y., Ozaki K., Zang X., Smith E., Kurokawa H., Schmidt J., Johnson M.S., Kitadai N., Suzuki S.
    • Organizer
      ELSI mini symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Combinatorics in evolution: From rule-based systems to the thermodynamics of selectivities2022

    • Author(s)
      Eric Smith
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Information Gateways to Life2022

    • Author(s)
      Eric Smith
    • Organizer
      InformationUniverse
    • Invited
  • [Presentation] The coupled evolution of life and the atmosphere during the early Archean2022

    • Author(s)
      尾﨑 和海、渡辺 泰士、Eddie Schwieterman、洪 鵬、Chris Reinhard、田近 英一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合
    • Invited
  • [Presentation] 先カンブリア時代の大気酸素と海洋鉄循環の共進化2022

    • Author(s)
      渡辺 泰士、田近 英一、尾﨑 和海
    • Organizer
      地球環境史学会
  • [Presentation] 嫌気性微生物生態系の進化が太古代の気候状態に与えた影響2022

    • Author(s)
      黒田 悠香、尾﨑 和海
    • Organizer
      日本地球化学会
  • [Presentation] 太古代の大気組成(CO2, CO, CH4)の制約2022

    • Author(s)
      尾﨑 和海、渡辺 泰士、黒田 悠香
    • Organizer
      日本地球化学会
  • [Presentation] Co-evolution of atmosphere and marine biosphere driven by oxygenic photosynthesis before the Great Oxidation Event2022

    • Author(s)
      渡辺 泰士、田近 英一、尾﨑 和海
    • Organizer
      Goldschmidt
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 極限微生物の遺伝子機能を知る:初期生命進化の理解に向けて2022

    • Author(s)
      鈴木志野
    • Organizer
      日本分子生物学会 シンポジウム
  • [Presentation] 超還元環境で駆動するAcetyl-CoA経路 Methanocellales/Methanosarcinales2022

    • Author(s)
      鈴木志野
    • Organizer
      日本微生物生態学会 ランチョンセミナー
  • [Presentation] Candidate Phyla Radiationの生理・生態・進化の理解がもたらすものとは?2022

    • Author(s)
      鈴木志野
    • Organizer
      微生物生態学会 自由集会
  • [Presentation] 複合的極限環境に生きる微生物の生存戦略から紐解く極限微生物の遺伝資源の潜在性2022

    • Author(s)
      鈴木志野
    • Organizer
      生物工学会シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Geo-Electricityが駆動する窒素サイクル2022

    • Author(s)
      中村龍平
    • Organizer
      日本地球化学会第69回年会
    • Invited
  • [Remarks] CO環境の生命惑星化学 学術変革領域研究(A)2022-2026

    • URL

      https://co-world.jp

  • [Remarks] 生命由来の有機分子を見分ける新手法を開発: 生物由来のエタン分子が持つ特徴的な13C-13C結合度

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2022/065170

  • [Remarks] Detect the Signature of Biotic Hydrocarbons

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/english/news/2022/065167

  • [Funded Workshop] Workshop on Chemical Roots of Metabolism2023

  • [Funded Workshop] International conference on new insights into Mars achieved by remote-sensing observation, numerical simulation, and laboratory experiment of trace gases2023

URL: 

Published: 2023-12-25  

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