The theoretical and observational study of the formation process of interstellar heterocyclic compounds

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03936
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: Suzuki Taiki 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任研究員 (30815519)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小松 勇 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任研究員 (20769757)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 星間化学 / 生命関連分子 / 生命起源 / 量子化学計算

Outline of Final Research Achievements

In this study, we systematically investigated the chemical reaction pathway of nucleobases, which are building blocks of DNA / RNA, in the interstellar space by quantum chemical calculations using GRRM methods. As a result of the calculations, three chemical reaction routes leading to cytosine, one of the nucleobases, were obtained. The most promising path is a chemical reaction starting from vinylamine, which has been confirmed in the interstellar space. Since it proceeds in a three-step reaction with a low energy barrier, it can proceed in the region where the main star in the star-forming region is born, and the surroundings are warmed by ultraviolet rays. This result shows that complex cyclic molecules can be generated even in the energy-poor interstellar space, which is important information for considering the origin of prebiotic molecules.

Free Research Field

アストロバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生命は大昔の地球での化学反応の末に誕生したと考えられています。しかし、昔の地球にどんな物質が利用可能であったかはよく分かっていません。そこで当研究では特に生命に関連の深い分子で、DNAやRNAのもとにもなっている核酸塩基に注目して、宇宙での生成過程を調べました。その結果、宇宙で確認されているビニルアミンという分子から核酸塩基の一つであるシトシンが生成可能であることを示しました。これは、生命に関係する分子がどのようにして生まれるのかを理解するための重要な知見といえます。