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初期地球が作り組み立てた生体分子

研究課題

研究課題/領域番号 15H02144
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  東北大学, 理学研究科, 教授 (60250669)

研究分担者 古川 善博  東北大学, 理学研究科, 准教授 (00544107)
小林 敬道  国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他研究員 (20260028)
関根 利守  広島大学, 理学研究科, 特任教授 (70343829)
研究協力者 谷口 尚  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (80354413)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2015年度: 33,800千円 (直接経費: 26,000千円、間接経費: 7,800千円)
キーワード生命起源 / アミノ酸 / 核酸塩基 / 初期地球 / 隕石衝突 / ペプチド / リボース / 核酸 / 粘土鉱物 / メチオニン / ヌクレオチド
研究成果の概要

以下の3つの課題に焦点をあてて生命起源に関する鍵となる研究を行った。反応系1:初期地球における隕石海洋衝突模擬実験を行い、アミノ酸、核酸塩基など生体構成主要有機分子が生成されうることを実証した。反応系2:初期地球海底および蒸発堆積物内部を想定したリボースの生成、さらにリボースのヌクレオチド化を試みた。その結果リボースの選択的安定化やヌクレオチド生成に成功した。反応系3:海底堆積物内部を想定したアミノ酸高温高圧脱水重合実験を行い、メチオニンやアスパラギン酸を用いてタンパク質の「骨格」ペプチドの生成に成功した。これら成果は初期地球のダイナミックスが「組み立て」のに重要な役割を果たしたことを示す。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 7件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 25件、 招待講演 12件)

  • [国際共同研究] Ffame(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Firebird Biomolecule Science LLD(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Racemization of Valine by Impact-Induced Heating2018

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Y., Takase A., Sekine T., Kakegawa T., Kobayashi T.
    • 雑誌名

      Orig. Life Evol. Bios.

      巻: 48 号: 1 ページ: 131-139

    • DOI

      10.1007/s11084-017-9539-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microbial diversity and iron oxidation at Okuoku-hachikurou Onsen, a Japanese hot spring analog of Precambrian iron formation2017

    • 著者名/発表者名
      Ward L.M., Idei A., Kakegawa T., Fischer W.W., McGlynn S.E.
    • 雑誌名

      Geobiology

      巻: 15 号: 6 ページ: 817-835

    • DOI

      10.1111/gbi.12266

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Borate and the origin of RNA: A model for the precursors to life2017

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Y. and Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Elements

      巻: 13 号: 4 ページ: 261-265

    • DOI

      10.2138/gselements.13.4.261

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Huang, Y. Furukawa, T. Otake, T. Kakegawa2017

    • 著者名/発表者名
      Effects of glycine, water, ammonia, and ammonium bicarbonate on the oligomerization of methionine
    • 雑誌名

      Origin of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 145-160

    • DOI

      10.1007/s11084-016-9518-x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microbial nitrogen cycle enhanced by continental input recorded in the Gunflint Formation2017

    • 著者名/発表者名
      Ishida A., Hashizume K., and Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Geoch. Perspec. Letters

      巻: 4 ページ: 13-18

    • DOI

      10.7185/geochemlet.1729

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adsorption of RNA on mineral surfaces and mineral precipitates2017

    • 著者名/発表者名
      Elisa Biondi, Yoshihiro Furukawa, Jun Kawai, and Steven A. Benner
    • 雑誌名

      Beilstein J. Org. Chem.

      巻: 13 ページ: 393-404

    • DOI

      10.3762/bjoc.13.42

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Morphological changes of olivine grains reacted with amino acid solutions by impact process2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda Y., Takase A., Fukunaga N., Sekine T., Kobayashi T., Furukawa Y., Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 44 号: 3 ページ: 203-212

    • DOI

      10.1007/s00269-016-0849-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 鉄が生み、鉄と共に育った地球生命2017

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      日本鉄鋼協会会報ふぇらむ

      巻: 22 ページ: 25-28

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 隕石衝突がもらした奇跡 「生命誕生」のメカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      ヘルシスト

      巻: 244 ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 太古の岩石が語る地球最古の微生物活動ー38~37億年前の海で生息していたことが明らかに2017

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      生物の科学 遺伝

      巻: 71 ページ: 133-138

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaporite borate-containing mineral ensembles make phosphate available and regiospecifically phosphorylate ribonucleosides. Borate as a problem solver in prebiotic chemistry2016

    • 著者名/発表者名
      Kim, H. J., Furukawa Y., Kakegawa T., Bita A., Scorei R., *Benner S.A.
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edit

      巻: 55 号: 51 ページ: 15816-15820

    • DOI

      10.1002/anie.201608001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Survivability and reactivity of glycine and alanine in early oceans: effects of meteorite impacts2016

    • 著者名/発表者名
      Umeda Y., Fukunaga N., Sekine T., Furukawa Y., Kakegawa T., Kobayashi T., Nakazawa
    • 雑誌名

      Journal of Biological Physics

      巻: 42 号: 1 ページ: 177-198

    • DOI

      10.1007/s10867-015-9400-5

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 「地球が生命をつくった」仮説の検証ー地球化学と化学の接点2016

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 雑誌名

      化学

      巻: 71 ページ: 68-69

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Silicate, Phosphate, and Calcium on the stability of aldopentose2015

    • 著者名/発表者名
      Nitta S., Furukawa Y., and Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Origin of Life and Evolution of Early Biosphere

      巻: 46 号: 2-3 ページ: 189-202

    • DOI

      10.1007/s11084-015-9472-z

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Occurrence of Tourmaline in Metasedimentary Rocks of the Isua Supracrustal Belt, Greenland: Implications for Ribose Stabilization in Hadean Marine Sediments2015

    • 著者名/発表者名
      Mishima S., Ohtomo Y. and Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Orig Life Evol Biosph

      巻: 46 号: 2-3 ページ: 247-271

    • DOI

      10.1007/s11084-015-9474-x

    • NAID

      130005492394

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nucleobase and amino acid formation through impacts of meteorites on the early ocean2015

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Y., Nakazawa H., Sekine T., Kobayashi T. & Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 426 ページ: 216-222

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2015.07.049

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shock wave synthesis of amino acids from solutions of ammonium formate and ammonium bicarbonate2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki C., Furukawa Y., Kobayashi T., Sekine T., Nakazawa H., Kakegawa T.
    • 雑誌名

      Geochemistry Geophysics and Geosystems

      巻: 16 号: 7 ページ: 2382-2394

    • DOI

      10.1002/2015gc005783

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Prebiotic Sugars on the Early Earth2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formations of prebiotic nucleotide and peptide around Hadean juvenile crusts2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kakegawa
    • 学会等名
      Water Dynamics Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 初期地球表層生態系の解明:Moodies Group Drilling Project2018

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      J-DESC Future Scientific Drilling Workshop 科学掘削の未来
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アミノ酸から細胞分裂まで:東北大の強みを生かした生命起源研究の新展開2018

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      東北大FRIST Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Early oxygenic photosynthesis in 3.2 Ga Fig Tree Group, Barberton Greenstone Belt?2017

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Proto-arc model for ribose and nucleotide genesis: information from Isua Supracrustal Belt2017

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Earth made the first life2017

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Drilling proposal of 3.2 Ga Moodies Group in Barberton Greenstone Belt: high resolution reconstruction of surface envirnment and biosphere of middle Archean Earth2017

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa,T.,Christoph Heubeck
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbial nitrogen cycle enhanced by the continental input recorded in the Paleoproterozoic Gunflint Formation2017

    • 著者名/発表者名
      Ishida,A.,Hashizume,K.,Kakegawa,T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure and geochemistry of organic matters associated with iron minerals in 3.2 Ga banded iron formations, Moodies Group, Barberton Green stone Belt, South Africa2017

    • 著者名/発表者名
      Nakajima,R.,Ohtomo,Y.,Otake,T.,Kakegawa,T., Sato,T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Depositional environment of graphite-bearing metasedimentary rocks and banded iron formations in >3.7 Ga Isua Supracrustal Belt, West Greenland,2017

    • 著者名/発表者名
      Ohtomo,Y.,Kato,T.,Otake,T.,Kakegawa,T
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clay mineral assists borate to stabilize ribose2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa A. Nitta, T. Kakegawa, S. A. Benner
    • 学会等名
      AbScicon
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Abundance of Borate in Hadean Proto-Arc Environments to Form Prebiotic Ribose and Nucleotide?: Geological Constraints from Isua Supracrustal Belt2017

    • 著者名/発表者名
      T.Kakegawa
    • 学会等名
      XVIIIth International Conference on the Origin of Life
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amino acid formation by asteroid impacts on ammonia-free oceans2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa, Y. Takeuchi, T. Kobayashi, T. Sekine, T. Kakegawa
    • 学会等名
      XVIIIth International Conference on the Origin of Life
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbial community associated with 2.7 Ga submarine hydrothermal activities: geochemical and STEM studies on kerogen from Canadian greenstone belts2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kunitake, T. Kakegawa, Y. Watanabe
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Significance of Cr-rich sedimentary rocks in 3.2 Ga Fig Tree Group, Barberton Greenstone Belt, S. Africa2017

    • 著者名/発表者名
      T.KAKEGAWA, T. SAKAI, N. AKIHIRO
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro to nanoscale observations of carbonaceous matters in 3.2 Ga Banded iron formations, Sheba Gold mine, Moodies Group, Barberton Greenstone Belt and >3.7 Ga schist, Isua Supracrustal Belt2017

    • 著者名/発表者名
      Y. OHTOMO, R. NAKAJIMA, T. OTAKE, T. KAKEGAWA
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初期海洋への隕石衝突を模擬した有機物合成実験におけるアンモニアの影響2017

    • 著者名/発表者名
      竹内悠人, 古川善博, 小林敬道, 関根利守, 掛川武
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ホルモース反応におけるホウ酸の影響の定量的評価2017

    • 著者名/発表者名
      古川善博, 阿部千晶, 掛川武
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] リボースの安定性に対するカオリナイトの影響2017

    • 著者名/発表者名
      新田あゆみ, 古川善博, 掛川武
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Significance of oxide sedimentary rocks in 3.2 Ga MoodiesGroup, Barberton Greenstone Belt, S. Africa2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kakegawa
    • 学会等名
      ICDP Moodies Drilling Field Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The tectonic evolution of Isua Supracrustal Belt and its implication to origin of life2016

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kakegawa
    • 学会等名
      Astrobiology workshop ”Search for life: from early earth to exoplanets”
    • 発表場所
      Buy Nhon, Vietnam
    • 年月日
      2016-12-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 地球における生物の痕跡の探査2016

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      アストロバイオロジーネットワーク年会
    • 発表場所
      仙台、日本
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 初期海洋への隕石衝突を模擬した有機物合成実験における蛇紋石の影響2016

    • 著者名/発表者名
      竹内悠人、古川善博、掛川武
    • 学会等名
      アストロバイオロジーネットワーク年会
    • 発表場所
      仙台、日本
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 初期地球におけるオリゴヌクレオチドの生成に関する最近の研究と問題点2016

    • 著者名/発表者名
      古川善博
    • 学会等名
      アストロバイオロジーネットワーク年会
    • 発表場所
      仙台、日本
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧におけるアスパラギン酸のペプチド化実験2016

    • 著者名/発表者名
      岡田陽介、古川善博、掛川武
    • 学会等名
      アストロバイオロジーネットワーク年会
    • 発表場所
      仙台、日本
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Proto-arc model for chemical evolution: Constraints from geological information of Isua Supracrustal Belt2016

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kakegawa
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of life’s building blocks by meteorite impacts2016

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Y. Nakazawa H., Sekine T., Kobayashi T. amd Kakegawa T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect pH on aspartic acid peptide formations under high temperature and pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Okada Y., Furukawa Y. and Kakegawa T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of serpentine on the organic synthesis in impacts of meteorites on the early ocean2016

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Y., Furukawa Y., Kobayashi T., Nakazawa H., Sekine T. and Kakegawa T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bimodal carbon isotope compostions of organic matter at ca. 2.7 Ga Wawa Greenstone belt, Schreiber , Canada2016

    • 著者名/発表者名
      Kunitake Y and Kakegawa T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic synthesis by meteorite impact2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Furukawa
    • 学会等名
      Pre-Forum Meeting on Future Cosmochemistry for the JSPS “Science in Japan Forum 2016”
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nucleobase and amino acid formation by ocean impact on the Hadean Earth2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa
    • 学会等名
      Pacifichem Congress
    • 発表場所
      Hawaii、U.S.A
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evidence of the earliest life2015

    • 著者名/発表者名
      T.Kakegawa
    • 学会等名
      Astrobiology Scientific Conference
    • 発表場所
      Kiel, Germany
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 初期地球が作ったアミノ酸2015

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      新アミノ酸研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Traces of early life in 3.8 Ga rocks2015

    • 著者名/発表者名
      T.Kakegawa
    • 学会等名
      Department seminar at Quebec University
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] グリーンランド・イスア表成岩体の変成堆積岩中でのトルマリンの産出:冥 王代海洋堆積物中におけるリボース安定化に対する示唆2015

    • 著者名/発表者名
      三嶋 慎平,大友 陽子,掛川 武
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-08-22  

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