初期地球深海熱水環境での液体・超臨界二酸化炭素が導く新たな化学進化の検証

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H00209
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 高井 研 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, 部門長 (80359166)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渋谷 岳造 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(超先鋭研究プログラム), 主任研究員 (00512906) ; 藤島 皓介 東京工業大学, 地球生命研究所, 准教授 (00776411) ; 北台 紀夫 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(超先鋭研究プログラム), 副主任研究員 (80625723)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生命の起源 / 化学進化 / 液体・超臨界二酸化炭素 / 深海熱水 / 相分配

Outline of Annual Research Achievements

実験室内液体・超臨界二酸化炭素再現実験では、既に本研究グループで開発・構築済みの液体・超臨界二酸化炭素を増設することによって、「海水-液体・超臨界二酸化炭素共存状態」における熱水揮発成分や金属塩・リン酸塩といった生体無機材料の溶解度や分配挙動を網羅的に検証した。様々な温度・圧力条件における海水塩の液体二酸化炭素に対する溶解度は極めて低いがナトリウムやマグネシウムイオンの溶解が明らかになった。またリン酸塩は液体・超臨界二酸化炭素側に溶解することはなかったものの、液体・超臨界二酸化炭素と水の界面においてヌクレオシドのリン酸化反応が進行することが明らかとなった。
一方、新型コロナウィルス感染症の拡大を受けて、冥王代・太古代深海熱水液体・超臨界二酸化炭素プール環境のモダンアナログである沖縄トラフ深海熱水域液体・超臨界二酸化炭素プール現場調査が中止となり、代わりに予定してた調査も中止となった。予期せぬ事態に対応するため計画変更を行い、現場で液体・超臨界二酸化炭素に溶存する揮発性成分や有機物を分析可能な現場ラマン分析と液体・超臨界二酸化炭素流体圧力保持採取装置の開発に着手し、装置の開発を完了するに至った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染症の拡大を受けて、2020年度に予定された冥王代・太古代深海熱水液体・超臨界二酸化炭素プール環境のモダンアナログである沖縄トラフ深海熱水域液体・超臨界二酸化炭素プール現場調査が中止となり、代わりに予定してた調査も中止となった。そのため冥王代・太古代深海熱水液体・超臨界二酸化炭素プール環境のモダンアナログである天然深海熱水液体・超臨界二酸化炭素プールに存在する揮発成分や金属塩、有機物の分析は遅れている。

Strategy for Future Research Activity

計画変更を行い、現場で液体・超臨界二酸化炭素に溶存する揮発性成分や有機物を分析可能な現場ラマン分析と液体・超臨界二酸化炭素流体圧力保持採取装置の開発を完了した。2022年度の後半に予定されているマリアナ弧深海熱水域液体・超臨界二酸化炭素プール現場調査において、これらの現場ラマン分析と液体・超臨界二酸化炭素流体圧力保持採取装置を用いた天然深海熱水液体・超臨界二酸化炭素プールに存在する揮発成分や金属塩、有機物の分析を行う予定である。実験室内液体・超臨界二酸化炭素再現実験は着実に進展しており、計画に変更はない。