2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-scale analysis of enzymatic metals in organic matte and its application on geological sample: high resolution reconstruction of Pleoproterozoic biosphere
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18K13645
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石田 章純 東北大学, 理学研究科, 助教 (10633638)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 初期原生代 / 酵素金属 / 微生物化石 / 有機物 / リン / NanoSIMS / TEM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の最終年度の目標は，初期原生代ガンフリント層の微生物化石(=微化石)に対し高解像度２次イオン質量分析計(=NanoSIMS)を用いた生物由来の酵素金属の確認と指標としての有用性を確認し，透過型電子顕微鏡を用いた有機物中のナノレベルの共存鉱物の分析と組み合わせ，初期原生代生命圏の生物種解明に迫ることである．その結果，初期原生代の微化石にこれまで報告されていない新しい種が存在することを発見し，マイクロスケールの元素マッピングでそれら新種が従来の種とは異なる元素分布を有していた可能性を示した．このことと「ガンフリント層堆積時には石油性の有機物が堆積場に供給されていた」という最近の研究結果から，当時は光合成を代謝の基礎とする第一次生産者の他に，石油を栄養源とする複数の生物種が存在したことを明らかにした(Sasaki et al., 2021として国際誌へ投稿準備中)．さらにNanoSIMS分析により，光合成微生物と思われる個体から窒素固定酵素の代表的金属元素であるモリブデンを検出するなど生物種と酵素金属が対応した結果を初めて地質試料から得ることができた．一連の分析中では副次的に，初期原生代の微化石としては初めてリンが検出されることも明らかにした．これは初期原生代当時の生命が現代と同様にリンを基本としたエネルギー循環を行っていたという直接的な地質証拠を初めて報告するものである(Ishida et al., 2021として国際誌へ投稿準備中)．
約21億年前の堆積層(ロシア，ザオネガ層)についても分析を進め，段階燃焼法による有機物の窒素同位体比の評価から当時の陸域，海域で異なる生命圏が築かれていた可能性を示すことができた．申請者の過去の研究と整合的なこの結果は，初期原生代当時に全球的に陸域，海域それぞれに生命圏が拡大していたことを示している．
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