2021 Fiscal Year Annual Research Report
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21H04527
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
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(超先鋭研究開発プログラム), 副主任研究員 (80625723)
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| 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(超先鋭研究開発プログラム), 主任研究員 (00512906)
山本 正浩 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(超先鋭研究開発プログラム), 研究員 (60435849)
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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | 深海熱水噴出孔 / 生命の起源 / アストロバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，我々は深海熱水噴出孔への電気化学調査を行い，噴出孔の内側から外側へ向かう定常的な電子の流れを発見した．熱水系は宇宙，少なくとも我々の太陽系に幅広く存在する可能性が示されており，その場がもたらす電気化学反応場は二酸化炭素を還元し，種々の有機物を生成する原始代謝システムの発生を駆動した（している）可能性がある．この仮説を室内実験と熱力学計算から検証し，単純な無機分子から生体分子へ至る一連の化学プロセスに適した環境条件を特定することが，本研究の目的である．2021年度は，特に有機化合物合成に関して進展があった．
ターゲットの一つとして，尿素の合成に取り組んだ．一酸化炭素とアンモニア水溶液を含む反応系にポリサルフィドを加えることで，複数の反応が連鎖的に進行し，収率100%に近い尿素合成が50℃程度のマイルドな条件下で達成できることを示した。本成果は工学的にも役立つ可能性が期待されたことから，特許として出願した．また，国際誌での掲載を目指し，論文にまとめているところである．
もう一つのターゲットとして，ペプチド合成にも取り組んだ．上述の一酸化炭素とポリサルファイドとの反応では，中間体として硫化カルボニルが生成する．硫化カルボニルはアミノ酸のペプチド化を促進することが知られているが，本研究では，硫化カルボニルの生成，及びペプチド化促進が一連のプロセスとして同水溶液条件下で進行すること，そして，温度やpHを調整することで，この連鎖反応が非常に低濃度のアミノ酸の重合を可能とすることを見出した．本成果は国際誌での掲載を目指し，論文にまとめているところである．
その他，研究テーマとして「深海熱水噴出孔環境を模擬した実験条件下での特定の金属元素の選択的濃集」，「深海熱水噴出孔環境で生じる発電現象の再現」等にも取り組んだ．実験データを積み重ね，学術論文としての整理を進めているところである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
深海熱水噴出孔環境を模擬した実験条件下での有機化合物合成が順調に進展した．その他のテーマも学術論文としての成果報告を目指し，実験データの取得と分析を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
深海熱水噴出孔環境が生命発生に果たした役割の解明を目指し，次年度以降も理論や実験データの取得，及び学術論文としての成果報告を進めていく．
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[Presentation] Hydrogen generation through interactions of ferrous saponite with H2S-rich fluids on early Mars: Implications for planetary climate, environmental evolution, and habitability2021
Author(s)
Natsumi Noda, Yasuhito Sekine, Yoshi Takahashi, Hiroshi Sakuma, Takahiro Kawai, Mayuko Nakagawa, Norio Kitadai, Krinsin Johnson-Finn, Shawn McGlynn
Organizer
AGU Fall Meeting 2021
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