2020 Fiscal Year Research-status Report

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

Research Project

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, 超先鋭研究開発部門(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 – 2022-03-31
Keywords	イメージング質量分析 / シアノバクテリア / バイオマーカー
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、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」iMScope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。2019年度には、シアノバクテリアのバイオマーカーの標準試料である2－メチルホパンをiMScopeで測定した場合、GC/MSで検出されるメインのフラグメントm/z = 191よりも大きなフラグメント（m/z = 368, 369, 340, 312）が主に検出されることを確認した。2020年度は、現世のシアノバクテリアマットから得られた試料を用いて、シアノバクテリア由来の2-メチルホパンが本当に検出できるかを確かめた。分析に供した試料は、大分県長湯温泉トラバーチン表面に発達するシアノバクテリアマットで、炭酸塩粒子や細胞外多糖を含む。ホルマリン固定後エタノールPBSで冷蔵庫で保存していたものを、エタノールで脱水置換し、LRWhiteレジン（アクリル系樹脂）Mediumで埋包し切片を作成した。分析の結果、2-メチルホパンのフラグメントと同じピークが検出されたものの、その分布が試料の堆積構造に一致しなかったり、分布は一致するものの、m/zが標準試料から0.3以上ずれていたりなど、確実にシアノバクテリア由来のバイオマーカーが検出できるとは言えない結果が得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 2019年度に太古代の試料を用いて2-メチルホパンのフラグメントイオンが堆積構造に沿った局所的な分布を示していることを確認した。これらが本当に現地性のものであるかどうか、2次的な混入の可能性はないのかどうかを確認するために、シアノバクテリアを確実に含む現世試料を使って二次的な混入の可能性を確かめる予定であったが、現世試料では、確実に2-メチルホパンが検出できなかった。また太古代の試料についても、岩脈や続成作用で形成した自生鉱物等に着目し、堆積構造に依存するバイオマーカーの２次元分布の測定例を増やし、太古代のシアノバクテリアの存在についてより確かな証拠を集める予定であったが、こちらはコロナ禍のために実験を進めることが出来なかった。このためにやや遅れていると判断した。
Strategy for Future Research Activity	現世のシアノバクテリアマットについて、樹脂を異なるものに変えるなど試料の作成方法を変えた薄片試料を複数用意し、シアノバクテリアのバイオマーカーが検出できなかった原因を探る。また、現世のシアノバクテリアのバイオマーカーとして適当な標準試料を探す。太古代の試料については岩脈や続成作用で形成した自生鉱物等に着目し、堆積構造に依存するバイオマーカーの２次元分布の測定例を増やし、太古代のシアノバクテリアの存在についてより確かな証拠を集める。
Causes of Carryover	コロナ禍のため、太古代の試料の分析がすすめられずに必要となる標準試薬を選定、購入できなかった。また成果を学会などで発表することができなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、試薬の購入および、学会発表の参加費、旅費に使用する。