• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 Fiscal Year Research-status Report

アルカリ熱水噴出孔が生み出す非平衡を利用し,アミノ酸の重合化を駆動する

Research Project

Project/Area Number 16K13906
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

北台 紀夫  東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80625723)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本郷 やよい  東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (40435681)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsアストロバイオロジー / 生命の起源 / 生命の化学進化 / 電気化学 / 初期地球
Outline of Annual Research Achievements

本研究はアルカリ熱水噴出孔環境が生み出す温度とpHの勾配を利用し,アミノ酸の水中での(脱水)重合化の駆動を目指している.これらの勾配は噴出孔内外に大きな電位差を生じ,内から外へ向かう定常的な電子の流れを発生させる(Yamamoto et al., 2017).我々はまず,噴出孔に普遍的に存在する硫化鉱物(Ag2S, CdS, CoS, CuS, FeS, NiS, MnS, MoS2, NiS, WS2, ZnS)を用意し,この粉末に負電荷を印加し,CO2やH2Oの還元挙動を調べた.その結果,カドミウム硫化物(CdS)の表面ではCO2のCOへの還元が非常に効率よく進展し,-1V (vs. SHE)以下の条件下で40%程度のファラデー効率が観測された.次に,CdS上で発生した還元ガスを回収し,鉄・ニッケル硫化物,硫化ナトリウム,グリシンと共にガラス瓶に封入し,100℃で数日間の加熱を行ったところ,グリシン2量体の生成が確認された.メカニズムとしては,CO2の還元により発生したCOが硫化物イオンと反応し硫化カルボニルへと変化し(CO + S2- + 2H+ → COS + H2),この化合物の脱水がグリシンの脱水と共役することで重合化が駆動されたと考えられる.以上の実験条件は初期海洋に普遍的に存在したと推定されるアルカリ熱水噴出孔環境で十分実現可能な範囲である.本研究成果は原稿にまとめ,現在Nature Communicationsへ投稿中である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り,アルカリ熱水噴出孔環境で実現可能な実験条件下で,アミノ酸の重合化の駆動に成功したため.

Strategy for Future Research Activity

昨年度はアミノ酸重合化の駆動原料(CO)の生成と,重合化とを別々の反応条件で進展させた.本年度はこれらを一つの反応系内で進展させることを目標とする.この成功により,熱水噴出孔環境での生命の化学進化について,よりリアリティーを持って議論することが可能となる.

Causes of Carryover

研究計画の一部が当初の予定より遅れ,予算の一部を次年度へ持ち越すこととした.

Expenditure Plan for Carryover Budget

昨年度の研究計画を遂行するために使用する.

  • Research Products

    (9 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Glycine polymerization on oxide minerals2017

    • Author(s)
      Kitadai N., Oonishi H., Umemoto K., Usui T., Fukushi K., Nakashima S.
    • Journal Title

      Origin of Life and Evolution of Biospheres

      Volume: 47 Pages: 123-143

    • DOI

      10.1007/s11084-016-9516-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dissolved Divalent Metal and pH Effects on Amino Acid Polymerization: A Thermodynamic Evaluation2017

    • Author(s)
      Kitadai N.
    • Journal Title

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      Volume: 47 Pages: 13-37

    • DOI

      10.1007/s11084-016-9510-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Predicting thermodynamic behaviors of non-protein amino acids as a function of temperature and pH2016

    • Author(s)
      Kitadai N.
    • Journal Title

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      Volume: 46 Pages: 3-18

    • DOI

      10.1007/s11084-015-9457-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Origin of metabolism: A perspective2016

    • Author(s)
      Kitadai N., Aono M. and Oono Y.
    • Journal Title

      Chikyukagaku

      Volume: 50 Pages: 155-176

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.50.155

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Electrochemistry and the origin of life2016

    • Author(s)
      Kitadai N., Yamaguchi A., Li Y., Yamamoto M., Nakamura R and Takai K.
    • Organizer
      Japanese Society of Microbial Ecology (JSME) Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Yokosuka, Japan
    • Year and Date
      2016-10-22 – 2016-10-25
    • Invited
  • [Presentation] CO2 fixation in hydrothermal vent environments2016

    • Author(s)
      Kitadai N., Hongo Y., Li Y., Yamaguchi A., Nakamura R. Yamamoto M. and Takai K.
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mineral-amino acid interactions and origin of life2016

    • Author(s)
      Nishii A., Kitadai N., Tokimori H. and Kurokawa K.
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental study on atmospheric synthesis of organic compounds: A role of ferruginous ocean2016

    • Author(s)
      Kawade W., Ueno Y., Kitadai N. and Hongo Y.
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical carbon fixation2016

    • Author(s)
      Kitadai N., Hongo Y., Li Y., Yamaguchi A., Nakamura R., Yamamoto M., and Takai K.
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting
    • Place of Presentation
      Makuhari, Japan
    • Year and Date
      2016-05-22 – 2016-05-26
    • Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi