| 研究領域 | ＣＯ環境の生命惑星化学 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
22H05153
|
|---|
| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
|---|
研究代表者 |
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), 主任研究員 (80625723)
|
|---|
| 研究分担者 |
山口 晃 東京科学大学, 物質理工学院, 助教 (00756314)
中村 龍平 東京科学大学, 未来社会創成研究院, 教授 (10447419)
李 惠銀 東京科学大学, 未来社会創成研究院, 特任助教 (10841926)
スミス エリック 東京科学大学, 地球生命研究所, 特任教授 (50770468)
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), 副主任研究員 (60435849)
大岡 英史 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (90825994)
Li Yamei 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任准教授 (10745128)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2027-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
|
| 配分額 *注記 |
303,420千円 (直接経費: 233,400千円、間接経費: 70,020千円)
2025年度: 53,560千円 (直接経費: 41,200千円、間接経費: 12,360千円)
2024年度: 53,300千円 (直接経費: 41,000千円、間接経費: 12,300千円)
2023年度: 58,240千円 (直接経費: 44,800千円、間接経費: 13,440千円)
2022年度: 84,110千円 (直接経費: 64,700千円、間接経費: 19,410千円)
|
|---|
| キーワード | アストロバイオロジー / 生命の起源 / 自己触媒作用 / 生命起源 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究計画では、CO大気を持つ惑星環境下で進行する化学反応を開拓し、これらの有機的な繋がりから自己触媒作用などの堅牢性を創発する。COを含む単純な無機物から、アミノ酸・ペプチド・核酸塩基などの生命のBuilding blocksが持続的に供給されるシステム（前駆代謝）の実証を目指す。まず数理モデルから、自己触媒作用の発生に必要な反応ステップの組み合わせ候補と選択性の数値目標を導く。そして、この設計を実現できる反応条件を実験から探索する。さらにフローリアクターを開発し、実験で開拓した素反応を連結することで、一連のシステムとして前駆代謝を提案する。
|
| 研究実績の概要 |
本研究では、一酸化炭素に富む惑星環境（CO world）下で進行する化学反応を開拓し、これらの有機的な繋がりから自己触媒作用等の堅牢性を備えた反応ネットワークを創発する。この達成により、COを含む単純な無機物から、アミノ酸・核酸塩基等の生体分子が持続的に生じる前駆代謝システムの実態解明を目指す。
初年度となる本年度ではまず、研究環境のセットアップを行った。そして、数種の生体分子をターゲットとした反応ルートの開拓及び制御に着手した。
理論研究においては、モデルとなる反応ネットワークを設定し、素過程の活性・選択性を変化させた数値シミュレーションを行った。これにより、自己触媒作用が実現する条件を探った。
実験では、多様な有機物を同定・定量するための分析機器を東工大及び海洋研究開発機構に整備した。これらを用いて、対象となる化学反応を順次調査した。具体的には、天然の電気化学反応場を模した実験にて、アミノ酸の生成・分解過程を追跡した。また、ヒスチジンなどのアミノ酸やペプチドが、硫化金属を触媒としたCO2の電気還元活性に与える影響を調査し、赤外・ラマン分光法によりメカニズムを評価した。さらに、COから生じる硫化カルボニルを利用し、アミノ酸の重合化に適した水溶液条件を探った。加えて、尿素やヒドラジンを出発物質とした核酸塩基の生成も検討した。
これらの反応ステップを連結し一連のシステムとして実証するため、多段階ステップをカスケード式に駆動できるフローリアクターを構想し、試作機を設計した。反応選択性の最大化を重視するトップダウン型においては、光と電気の作用により、CO2やSO2から有機物をシームレスに合成するリアクターを構想した。惑星環境の再現を重視するボトムアップ型については、深海熱水噴出孔に生じる発電現象を再現するフローリアクターの設計と試作を行った。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は当初の計画に沿って順調に進捗している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後も研究計画に沿って課題遂行を進めていく。
|
