2018 Fiscal Year Annual Research Report
Reproduction of prebiotic metabolic pathways with deep-sea hydrothermal electricity
| Project/Area Number |
16K05625
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
山本 正浩 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 研究員 (60435849)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 電気化学 / 化学進化 / 深海熱水噴出域 / 硫化鉱物 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
深海熱水噴出域の電気化学的な調査を行った。まず、深海熱水噴出域周辺の海底熱水鉱床の電場の計測を行った。その結果、熱水噴出を伴わない場所でも強電場が形成されており、海底下の熱水と鉱床によりジオバッテリー現象が生じて電場が形成されていることが示唆された。特に強い電場の海域では導電性の高い鉱物が発見された。この鉱物を分析したところ銅藍皮膜が形成されており、これが高い導電性の原因となっていると考えられた。電場の強度と導電性が関係していることが強く示唆されると共に、硫化銅鉱物の存在が強電場の形成につながるという新しい知見を得た。これらの結果は深海熱水電流が原始生命代謝に与えた影響を考察する上で非常に重要である。と言うのも、高い導電体のネットワークの形成は電気的なエネルギーロスを抑えて効率的な電子運搬を広域範囲で可能にするため、様々な物理・化学条件で電気エネルギーの利用の機会が増え前生物的な代謝反応の誕生の確率が向上するためである。
実験室では電気化学セルを用いて硫化鉱物を電極に用いての実験を行なった。まずは無機的に鉱物が電気によって与えられる影響について調査した。硫化鉱物の一種である黄銅鉱に正の電位を印加すると酸化電流を伴いながら鉄酸化物または銅イオンへと変化するが、負の電位を与えると酸化は抑制され表面には銅藍が形成された。さらに負に印加すると純銅や純鉄のような純金属に変化した。これらの鉱物は電極触媒として優れていることは多数の文献からも明らかであるし、我々の実験においても炭酸固定反応の効率的な触媒として機能することが観察された。これらの結果は、熱水発電現象が代謝に直接的に影響を与えるということ以外に電気が鉱物に対して変化を促しその鉱物が代謝反応に影響するという形式もあり得ることを示している。熱水-鉱物-電気-化学反応について高次的な相互作用について考察する段階に至ったと言える。
|
Research Products
(5 results)
-
-
-
[Presentation] 深海熱水域における電気生態系の探査2019
Author(s)
山本 正浩, 川田 佳史, 笠谷 貴史, 鹿島 裕之, 設樂 真莉子, 谷崎 明子, 高木 善弘, 高谷 雄太郎, 山口 晃, 北台 紀夫, 中村 龍平, 野崎 達生, 高井 研
Organizer
第44回生命の起源および進化学会学術講演会
-
-
