Investigation of birth and evolutional history of photosynthetic organism by biomarker imaging of Achaean rocks

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18796
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 井尻 暁 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (70374212)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 耕生 東邦大学, 理学部, 准教授 (00359209) ; 奥村 知世 高知大学, 海洋コア総合研究センター, 特任助教 (90750000)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: イメージング質量分析 / シアノバクテリア / ストロマトライト

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、24億年前の地球大気酸素分圧上昇のきっかけとなった、太古代のシアノバクテリアの発生時期を特定しその環境を明らかにすることを最終的な目的とする。最小3.5ミクロンの高空間分解能で有機分子の分布画像を得ることができる「イメージング質量顕微鏡」を用いて、頁岩やストロマトライトなどの岩石試料に含まれるバクテリアや真核生物の指標となる有機分子（バイオマーカー）の二次元分布をイメージングする手法を確立する。
平成30年度は、分析に供するための切片作成方法をテストし、既存の岩石薄片試料をアセトンに浸し岩石切片を剥がしてイメージング質量分析用のスライドに載せ替える手法が比較的簡易であることがわかった。
この手法を用いて、西オーストラリアMopoke member, Kylena Formation, Fortescue Groupに産出する2.74Gaのストロマトライトのイメージング質量分析を行った。このストロマトライトは浅い海で形成したと考えられていて、沈殿速度が速い現世の温泉炭酸塩堆積物と類似した堆積組織が見られるため、現世の温泉炭酸塩堆積物で生じている鉱物・微生物相互作用をヒントに、その詳細な形成プロセスを解読できる可能性が高い試料と期待される。予察的なイメージング質量分析の結果、薄片試料の黒色部に特定の有機分子が濃集していることが明らかになった。中でもバクテリアのバイオマーカーであるホパン類と考えられる有機分子が特異的に濃集していることが確認できた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成30年度は、イメージング質量分析のための切片作成方法を確立し、天然試料の分析を行う予定であった。
当初の計画通り、切片作成法を試し、また最終的な目標である27億年前のストロマトライトの分析にも着手できたため、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度は、Mopoke memberのストロマトライトのイメージング質量分析により、バクテリアのバイオマーカーであるホパンらしき有機分子の濃集が確認できた。ただしホパンのm/zと少しずれているため、これが本当のホパンなのか確認する必要がある。
今後は、バルクでの有機分子の抽出を併せておこない、比較検討を行う。また、現世のストロマトライトの分析を行うことで太古代の試料との比較を行う。さらに、岩石薄片試料の精密な観察を行い、有機分子の分布と堆積構造との関係について明らかにする。

Causes of Carryover

当初予定していた、実験補助のためのパートの雇用が12月以後からとなったため、次年度使用額が生じた。次年度はパートを年間を通して雇用するため、4月からその人件費に充てる予定である。