2017 Fiscal Year Annual Research Report
Early Earth made and build essential biomolecules
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15H02144
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
掛川 武 東北大学, 理学研究科, 教授 (60250669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 善博 東北大学, 理学研究科, 准教授 (00544107)
小林 敬道 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他研究員 (20260028)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生命起源 / 初期地球 / 隕石衝突 / アミノ酸 / 核酸 / 粘土鉱物 / メチオニン / ペプチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初期地球環境で特異的な地質現象を実験室で再現し、鉱物-水反応によって生命の材料を作り、それら材料を生体分子に組み立てていくことが本課題の目的である。27,28年度から継続している隕石衝突模擬実験を物質材料研究機構で行った。以前の研究では衝突環境でアミノ酸や核酸塩基が生成されることが、本グループの過去の研究で明らかになっていたが、さらに条件を変化させることで別の生体、非生体アミノ酸、核酸塩基、ホルムアルデヒドが生成されることが新たに分かった。その過程で衝撃時におけるアミノ酸安定性やラセミ化に関する新知見が得られた。これら成果は複数の国際雑誌に出版された。本年度は粘土鉱物（特にカオリナイト）とホウ酸の存在下で、ホルモース反応を行い、RNA主要構成分である、リボースが高収率で選択的に生成されることが新たに分かった。地球物質が生体分子生成と選択に重要な役割を果たしたことを示す重要なデータである。これら成果に対する国際的評価は高く、Gordon Conference (Origin of Life)で招待講演も行った。さらにElements誌に招待論文を出版した。天然温泉試料においても鉱物とヌクレオチドの親和性が示された。さらに高圧、高温状態で安定性が極めて高い含硫黄アミノ酸であるメチオニンの重合実験を行ったところ、メチオニン３量体ペプチドが生成された。無機世界での最初のペプチド生成を考える上で極めて重要な成果が得られた。さらにメチオニンペプチド生成と同時に、オートクレーブ内で硫黄の元素サイクルが起こったことが確認された。この元素サイクルは生物が行う硫黄代謝と酷似しており、「なぜ生物は硫黄代謝を行うのか」という疑問にも答えうる成果が得られた。これら成果は国際誌に公表されたのみならず複数の国際学会で招待講演を行った。さらに本研究の成果はNHKの番組や新聞、雑誌などにも取り上げられた。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(31 results)
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[Presentation] Microstructure and geochemistry of organic matters associated with iron minerals in 3.2 Ga banded iron formations, Moodies Group, Barberton Green stone Belt, South Africa2017
Author(s)
Nakajima,R.,Ohtomo,Y.,Otake,T.,Kakegawa,T., Sato,T.
Organizer
Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
Int'l Joint Research
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