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2021 Fiscal Year Annual Research Report

原始地球上での核酸合成に関する新展開:地球外からの材料供給の可能性に迫る

Research Project

Project/Area Number 21H04501
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

大場 康弘  北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (00507535)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高野 淑識  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), センター長代理 (80399815)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Keywords核酸 / 地球外物質 / 核酸塩基 / 分子進化
Outline of Annual Research Achievements

今年度は,(1)炭素質隕石から核酸塩基など,核酸の材料となりうる窒素複素環化合物の検出,(2)星間分子雲環境を模擬した光化学反応による分子生成およびその熱水反応による分子進化,という2点について研究を遂行した。
まず(1)の炭素質隕石からの窒素複素環化合物検出について,マーチソン隕石,マレー隕石,タギッシュレイク隕石という3種の炭素質隕石から,高温や強酸などを使用しない温和な抽出方法を駆使することにより,これまでに検出された例があったグアニンとアデニン,ウラシルだけでなく,シトシン,チミンというDNA,RNAに含まれる主要核酸塩基5種すべてを検出することに初めて成功した。さらにこれら5種以外にも5-メチルシトシンなど複数の核酸塩基が合計18種検出された。先行研究では,炭素質隕石中では核酸塩基のバリエーションは乏しく,アミノ酸や炭化水素類と比べて検出された分子種が非常に少ないことが謎であったが,本研究によって核酸塩基類も多様な分子分布を示すことが明らかになった。これらの核酸塩基以外にも核酸の材料となりうる複素環化合物が検出され,これらの隕石中有機物が原始地球上での遺伝機能発現に寄与したと期待される。
(2)の模擬実験生成物について,水やメタノール,アンモニアを主成分とした混合氷を10ケルビンに冷却し,真空紫外光を照射したのちに室温まで温度を上げると,黄色がかった複雑有機物の生成が確認された。その後,生成物をアモルファスケイ酸塩(MgSiO3)と水とともに100℃で加熱すると,アミノ酸や複素環化合物など種々の有機化合物が検出された。これらのプロセスは星間分子雲での星誕生および惑星系形成後の熱水プロセスを模擬したものであり,宇宙における分子進化に重要な役割を担うことが強く示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

炭素質隕石中からこれまでに検出例のなかった複数の核酸塩基や,核酸合成の材料となりうる複素環化合物まで検出することに成功したため。これらの成果は本申請研究の核となる重要な発見である。

Strategy for Future Research Activity

引き続き,地球外物質(炭素質隕石,小惑星リターンサンプル)の分析や,模擬実験生成物(彗星模擬サンプル,小惑星模擬サンプル)の分析を継続して行い,原始地球上での核酸生成に必要な化合物の種類や生成プロセスを明らかにしていく。

  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 10 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] NASA/NRAO(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      NASA/NRAO
  • [Int'l Joint Research] グルノーブル大学(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      グルノーブル大学
  • [Int'l Joint Research] INAF/ペルージャ大学(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      INAF/ペルージャ大学
  • [Int'l Joint Research] ヴィクトリア大学(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      ヴィクトリア大学
  • [Int'l Joint Research] マックスプランク宇宙物理学研究所(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      マックスプランク宇宙物理学研究所
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      3
  • [Journal Article] Quantifying the Chemical Desorption of H<sub>2</sub>S and PH<sub>3</sub> from Amorphous Water-ice Surfaces2022

    • Author(s)
      Furuya Kenji、Oba Yasuhiro、Shimonishi Takashi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 926 Pages: 171~171

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4260

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Misaligned Rotations of the Envelope, Outflow, and Disks in the Multiple Protostellar System of VLA 1623-2417: FAUST. III2022

    • Author(s)
      Ohashi Satoshi, et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 927 Pages: 54~54

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4cae

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation of chiral CO polyhedral crystals on icy interstellar grains2021

    • Author(s)
      Kouchi Akira、Tsuge Masashi、Hama Tetsuya、Niinomi Hiromasa、Nakatani Naoki、Shimonishi Takashi、Oba Yasuhiro、Kimura Yuki、Sirono Sin-iti、Okuzumi Satoshi、Momose Munetake、Furuya Kenji、Watanabe Naoki
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 505 Pages: 1530~1542

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1173

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transmission Electron Microscopy Study of the Morphology of Ices Composed of H<sub>2</sub>O, CO<sub>2</sub>, and CO on Refractory Grains2021

    • Author(s)
      Kouchi Akira、Tsuge Masashi、Hama Tetsuya、Oba Yasuhiro、Okuzumi Satoshi、Sirono Sin-iti、Momose Munetake、Nakatani Naoki、Furuya Kenji、Shimonishi Takashi、Yamazaki Tomoya、Hidaka Hiroshi、Kimura Yuki、Murata Ken-ichiro、Fujita Kazuyuki、Nakatsubo Shunichi、Tachibana Shogo、Watanabe Naoki
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 918 Pages: 45~45

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0ae6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Experimental and Computational Studies on the Physicochemical Behavior of Phosphine Induced by Reactions with H and D Atoms on Interstellar Ice Grains2021

    • Author(s)
      Nguyen Thanh、Oba Yasuhiro、Sameera W. M. C.、Kouchi Akira、Watanabe Naoki
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 918 Pages: 73~73

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0cf4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Efficient Formation Pathway of Methyl Formate: The Role of OH Radicals on Ice Dust2021

    • Author(s)
      Ishibashi A.、Hidaka H.、Oba Y.、Kouchi A.、Watanabe N.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 921 Pages: L13~L13

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac3005

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Successive H-atom Addition to Solid OCS on Compact Amorphous Solid Water2021

    • Author(s)
      Nguyen Thanh、Oba Yasuhiro、Sameera W. M. C.、Kouchi Akira、Watanabe Naoki
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 922 Pages: 146~146

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac2238

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] UV-Induced Formation of Ice XI Observed Using an Ultra-High Vacuum Cryogenic Transmission Electron Microscope and its Implications for Planetary Science2021

    • Author(s)
      Kouchi Akira、Kimura Yuki、Kitajima Kensei、Katsuno Hiroyasu、Hidaka Hiroshi、Oba Yasuhiro、Tsuge Masashi、Yamazaki Tomoya、Fujita Kazuyuki、Hama Tetsuya、Takahashi Yukihiro、Nakatsubo Shunichi、Watanabe Naoki
    • Journal Title

      Frontiers in Chemistry

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fchem.2021.799851

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enlightening the Chemistry of Infalling Envelopes and Accretion Disks Around Sun-Like Protostars: The ALMA FAUST Project2021

    • Author(s)
      Codella C.、Ceccarelli C.、Chandler C.、Sakai N.、Yamamoto S.、The FAUST Team
    • Journal Title

      Frontiers in Astronomy and Space Sciences

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fspas.2021.782006

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Analytical development of seamless procedures on cation-exchange chromatography and ion-pair chromatography with high-precision mass spectrometry for short-chain peptides2021

    • Author(s)
      Takano Yoshinori、Oba Yasuhiro、Furota Satoshi、Naraoka Hiroshi、Ogawa Nanako O.、Blattmann Thomas M.、Ohkouchi Naohiko
    • Journal Title

      International Journal of Mass Spectrometry

      Volume: 463 Pages: 116529~116529

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2021.116529

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] イオンペアクロマトグラフィー/電子スプレーイオン化質量分析法(LC/ESI-MS)による短鎖ペプチド類のマススペクトル解析2021

    • Author(s)
      高野 淑識, 大場 康弘, 大河内 直彦
    • Journal Title

      Researches in Organic Geochemistry

      Volume: 37 Pages: 15~43

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 星間塵表面における化学反応素過程研究の最前線2021

    • Author(s)
      大場康弘
    • Organizer
      日本地球化学会第68回年会
    • Invited
  • [Presentation] Experimental studies on the surface reaction of atomic hydrogen with “exotic molecules” at low temperatures2021

    • Author(s)
      Oba, Yasuhiro
    • Organizer
      Pacifichem2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 炭素質隕石中ヘキサメチレンテトラミンの検出とその化学進化における役割2021

    • Author(s)
      大場 康弘、高野 淑識、奈良岡 浩、古川 善博、橘 省吾、グラビン ダニエル、ドワーキン ジェイソン
    • Organizer
      JPGU2021

URL: 

Published: 2022-12-28  

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