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上部地殻内でのポリペプチド・ポリヌクレオチドの生成

研究課題

研究課題/領域番号 15204047
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関東北大学

研究代表者

掛川 武 (2004-2005)  東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60250669)

中澤 弘基 (2003)  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80333780)

研究分担者 掛川 武  東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60250669)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
40,690千円 (直接経費: 31,300千円、間接経費: 9,390千円)
2005年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2004年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2003年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
キーワード初期地球 / アミノ酸 / ペプチド / 地殻内 / 隕石衝突 / 圧力効果 / 硫化鉱物 / 圧力 / 効果 / 粘土鉱物 / 脱水重合 / ペプチド結合 / アンモニア生成 / グラファイト / 生命起源 / 化学進化 / HPLC
研究概要

本研究では初期地球環境を模擬し、そこでのアミノ酸に代表される生体有機分子の生成とアミノ酸の重合を実験室で再現する事を最大の目的としている。アミノ酸に加え核酸も同様の挙動を示すかも課題に含まれている。科研費採択からの3年間、高温高圧電気炉を用いた合成実験、ガスフロー電気炉を用いた合成実験、衝撃波発生装置を用いた海洋衝突シミュレーション実験などを行った。分析に必要な高速液体クロマトグラフや凍結乾燥機は本研究費を用いて整備した。
まず衝撃波発生装置や高温反応炉を用いて、初期地球における隕石衝突を模擬した。この実験の目的は、隕石衝突イベントにおいてアミノ酸やアミノ酸材料物質が生成されるか検証する事にある。その結果、アミノ酸材料物質であるアンモニアの生成が高収率で起こる事、そこからアラニン・グリシンなどアミノ酸生成も起こる事を証明した。その成果の一部は国際誌に出版された。様々なエックス線分析装置を駆使し、高温高圧反応で生成した固体物質の同定なども積極的おこない、鉄、マグネシウム、シリカなどの元素が特異的な挙動を示し、アミノ酸生成を起こしている反応場の化学条件をバッファーしている事が世界に先駆けて判明した。
さらに地殻内条件を反映させ、アミノ酸を高温高圧環境で重合させペプチド重合を促進させる実験を行った。その結果、今まで報告例のない9量体までアミノ酸の重合が進むこと、硫化鉱物が重合に重要な役割を果たすことが分かった。同時に以前には不明であった圧力の効果、温度の効果が具体化された。この成果は国際学会で発表してきているのと同時に論文として投稿準備中である。これら成果に加えヌクレオチドの熱的安定性、リン酸塩鉱物の影響なども実験的に確かめられた。また、この研究で得られた成果は教科書2冊で取り上げ、教育・社会啓蒙に貢献してきている。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (41件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Sr/Ca rations as indicators of varying modes of pelagic carbonate diagenesis in the ooze, chalk and limestone realms2006

    • 著者名/発表者名
      Ando A.
    • 雑誌名

      Sedimentary Geology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sulfur and carbon isotope analyses of 2.7 Ga stromatolitic sandstones in the Tumbiana Formation, Fortescue Group, Western Australia.2006

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Precambrian Research (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of the archaeal sub-seafloor community at Suiyo Seamount on the Izu-Bonin Arc.2005

    • 著者名/発表者名
      Hara K.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research 35

      ページ: 1634-1642

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High yield shock synthesis of ammonia from iron, water and nitrogen available on the early Earth.2005

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa H.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters 235

      ページ: 356-360

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 34億年前の海洋環境で活動した光合成細菌の痕跡・酸素発生型か非酸素発生型か?2005

    • 著者名/発表者名
      掛川 武
    • 雑誌名

      蛋白質 核酸 酵素 50・1

      ページ: 64-65

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 水曜海山海底熱水活動域の地下地質構造と硫化物硫黄同位体組成との関係2005

    • 著者名/発表者名
      掛川 武
    • 雑誌名

      海の研究 14・2

      ページ: 221-235

    • NAID

      130004387692

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of the archaeal sub-seafloor community at Suiyo Seamount on the Izu-Bonin Arc.2005

    • 著者名/発表者名
      Hara, K.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research 35

      ページ: 1634-1642

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High yield shock synthesis of ammonia from iron, water and nitrogen available on the early Earth.2005

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa, H.
    • 雑誌名

      Earthrth and Planetary Science Letters 235

      ページ: 356-360

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Photosynthetic microbial mats in the 3416-Myr-old ocean.2005

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Protein, Nucleic acid and Enzyme 50-1

      ページ: 64-65

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Geological structure of the subsurface region at the Suiyo Seamount and its relationship to sulfur isotope compositions of sulfides.2005

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Oceanographyaphy in Japan 14-2

      ページ: 221-235

    • NAID

      130004387692

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Earth and life : Origin and evolution2005

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Kyoritsu 190

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High yield shock synthesis of ammonia from iron, water and nitrogen available on the early Earth2005

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa H.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters 235

      ページ: 356-360

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of the archaeal sub-seafloor community at Suiyo Seamount on the Izu-Bonin Arc2005

    • 著者名/発表者名
      Hara K.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research 35

      ページ: 1634-1642

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 水曜海山海底熱水活動域の地下地質構造と硫化物硫黄同位体組成との関係2005

    • 著者名/発表者名
      掛川 武
    • 雑誌名

      海の研究 14

      ページ: 221-235

    • NAID

      130004387692

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] High yield shock synthesis of ammonia from iron, water and nitrogen available on the early Earth2005

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa H.
    • 雑誌名

      Earth Planetary Science Letter (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Oceanithermus desulfurans sp nov., a novel thermophilic, sulfur-reducing bacterium isolated from a sulfide chimney in Suiyo Seamount.2004

    • 著者名/発表者名
      Mori K.
    • 雑誌名

      International journal of systematic and evolutionary microbiology 54

      ページ: 1561-1566

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] グリーンランド・イスア地域の岩石に刻まれた初期地球の姿2004

    • 著者名/発表者名
      掛川 武
    • 雑誌名

      地質ニュース 596

      ページ: 60-65

    • NAID

      40006281543

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 27億年〜21億年にかけて見いだされた異常な有機炭素同位体組成と初期生命進化2004

    • 著者名/発表者名
      掛川 武
    • 雑誌名

      岩石鉱物科学 33

      ページ: 141-145

    • NAID

      10012803799

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Importance of water / rock interaction at ancient sub-seafloor regions to supply bio-essential elements to early biota2004

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Water Dynamics Proceeding 1

      ページ: 115-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Geochemistry of nitrogen in volcanic rocks altered by submarine hydrothermal activities at the Suiyo, Izu-ogasawara arc, Japan.2004

    • 著者名/発表者名
      Noda M.
    • 雑誌名

      Water Dynamics Proceeding 1

      ページ: 153-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 微生物学と地球科学のわかちがたい関係2004

    • 著者名/発表者名
      遠藤一佳
    • 雑誌名

      科学 74・2

      ページ: 166-169

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Oceanithermus desulfurans sp nov., a novel thermophilic, sulfur-reducing bacterium isolated from a sulfide chimney in Suiyo Seamount.2004

    • 著者名/発表者名
      Mori, K.
    • 雑誌名

      Internationalonal journal of systematic and evolutionary microbiology 54

      ページ: 1561-1566

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Image of the early Earth recorded in the Isua rocks, Greenland.2004

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Chishitsuitsu News 596

      ページ: 60-65

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Abnomal carbon isotope records of organic matter in 2.7 Ga to 2.1 Ga marine sediments and its implication to the early life evolution2004

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogy and Petrology 33

      ページ: 141-145

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Importance of water/rock interaction at ancient sub-seafloor regions to supply bio-essential elements to early biota2004

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Water Dynamics Proceeding 1

      ページ: 115-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Geochemistry of nitrogen in voltaic rocks altered by submarine hydrothermal activities at the Suiyo, Izu-ogasawara arc, Japan.2004

    • 著者名/発表者名
      Noda, M.
    • 雑誌名

      Water Dynamics Proceeding 1

      ページ: 153-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Undevidable relationship between microbiology and geochemistry2004

    • 著者名/発表者名
      Endo, K.
    • 雑誌名

      Kagaku 74-2

      ページ: 166-169

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Heavy metal enrichment in Archean carbon-rich samples : Hint to early carbon-metal compounds for enzyme formation?2004

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Geochem.Cosmochim.Acta. 68

      ページ: 799-799

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Oceanithermus desulfurans sp nov., a novel thermophilic, sulfur-reducing bacterium isolated from a sulfide chimney in Suiyo Seamount2004

    • 著者名/発表者名
      Mori K.
    • 雑誌名

      International journal of systematic and evolutionary microbiology 54

      ページ: 1561-1566

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 最古の岩石が秘める生命起源へのヒント2003

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      化学 58・7

      ページ: 30-31

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 太古代海洋における硫酸還元菌の活動と生息環境2003

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      地学雑誌 112・2

      ページ: 218-225

    • NAID

      10020540097

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 地球大気はいつから酸化的になったか?2003

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      資源地質学会50周年記念教科書

      ページ: 254-256

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A novel lineage of sulfate-reducing microorganisms : Thermodesulfobiaceae fam. nov., Thermodesulfobium narugense, gen. nov., sp. nov., a new thermophilic isolate from a hot spring2003

    • 著者名/発表者名
      Mori, K.
    • 雑誌名

      Extremophiles 7

      ページ: 283-290

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 初期地球環境下での微生物進化2003

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      日本惑星科学会誌 12・1

      ページ: 14-18

    • NAID

      110003353463

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hints for origin of life recorded in the oldest rocks2003

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Chemistry 58-7

      ページ: 30-31

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Activity of Sulfate-reducing Bacteria in Archean Oceans and their Living Environments2003

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Journal of Geography 112-2

      ページ: 218-225

    • NAID

      10020540097

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of microbial life form on the surface of the early Earth2003

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Society of Earth and Planetary Science 12-1

      ページ: 14-18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] When did the Earth atmosphere become oxic?2003

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Textbook for Society of Resource Geology

      ページ: 254-256

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sr/Ca ratios as indicators of varying modes of pelagic carbonate diagenesis in the ooze, chalk and limestone realms.

    • 著者名/発表者名
      Ando, A.
    • 雑誌名

      Sedimentary Geology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sulfur and carbon isotope analyses of 2.7 Ga stromatolitic sandstones in the Tumbiana Formation, Fortescue Group, Western Australia.

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, T.
    • 雑誌名

      Precambrian Research (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sulfur and carbon isotope analyses of 2.7 Ga stromatolitic sandstones in the Tumbiana Formation, Fortescue Group, Western Australia

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Precambrian Research (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 地球・生命-その起源と進化2005

    • 著者名/発表者名
      掛川 武
    • 総ページ数
      190
    • 出版者
      共立出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] 地球・生命-その起源と進化2005

    • 著者名/発表者名
      大谷栄治
    • 総ページ数
      190
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 黒鉛を原料とするアミノ酸の製造方法2005

    • 発明者名
      中沢弘基他5名
    • 権利者名
      中沢弘基他5名
    • 産業財産権番号
      2005-055329
    • 出願年月日
      2005-03-01
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 黒鉛を原料とするアミノ酸の製造方法2004

    • 発明者名
      中澤 弘基他
    • 権利者名
      中澤 弘基他
    • 産業財産権番号
      2004-061719
    • 出願年月日
      2004-03-05
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Kakegawa T.: "Importance of water/rock interaction at ancient sub-seafloor regions to supply bio-essential elements to early biota"Water Dynamics Proceeding. vol.1. 34-36 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤 一佳, 南澤 究, 掛川 武, 犬伏 和之: "微生物学と地球化学のわかちがたい関係"科学. vol.7No.2(別刷). 166-169 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 掛川 武: "太古代海洋における硫酸還元菌の活動と生息環境"地学雑誌. vol.112No.2(987). 218-225 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Mori K., Kim H., Kakegawa T., Hanada S.: "A novel lineage of sulfate-reducing microorganisms : Thermodesulfobiace ae fam. nov., Thermodesulfobium narugense, gen. nov., sp. nov., a new thermophilic isolate from a hot spring"Extremophiles 7. 283-290 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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