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生命起源必須分子の鉱物への吸着挙動を網羅的に解明する

研究課題

研究課題/領域番号 16H04074
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関東京工業大学

研究代表者

北台 紀夫  東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80625723)

研究分担者 福士 圭介  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90444207)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード表面錯体モデリング / アストロバイオロジー / 生命の起源 / 化学進化 / 初期地球 / 赤外分光 / その場観測
研究成果の概要

『吸着』は地球表層における元素の循環を支配する最も重要な化学プロセスの一つである.しかし,この現象に与える環境因子は体系的に理解されておらず,元素の動的挙動を扱う地球化学モデルには一般的に考慮されていない.本研究ではETLM理論を用い,生命活動に関りの深いイオン(硫酸,リン酸,炭酸など)の吸着挙動を全ての酸化鉱物・幅広い水質条件に対して予測可能とするパラメータセットの導出を試みた.これにより,例えば地球上の生命はどこで・どのように誕生したのか,という根源的問いに対し,より定量的な観点から解に迫ることが可能となった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で使用した吸着理論であるETLMは,一般に広く利用されている地球化学モデルプログラム(例えばvisual-MINTEQ, PHREEQC, MINTEQL+, GEOSURF)で利用できます.また淡水や海水,採鉱過程で排出された水など,幅広い水質条件に適用可能です.このため,本研究で得られた吸着反応式やパラメータは,天然水を対象とする様々な評価に活かすことができると考えられます.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] A comprehensive predictive model for sulfate adsorption on oxide minerals2018

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N., Nishiuchi K. and Tanaka M.
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 238 ページ: 150-168

    • DOI

      10.1016/j.gca.2018.06.032

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 土壌鉱物による微量元素吸着挙動の予測2018

    • 著者名/発表者名
      福士圭介
    • 雑誌名

      土壌の物理性

      巻: 138 ページ: 13-20

    • NAID

      130008042796

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Amorphous silica-promoted lysine dimerization: A thermodynamic prediction2018

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N., Nishiuchi K., Nishii A., Fukushi K.
    • 雑誌名

      Origin of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 48 号: 1 ページ: 23-34

    • DOI

      10.1007/s11084-017-9548-z

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geoelectrochemical CO production: Implications for the autotrophic origin of life2018

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N., Nakamura R., Yamamoto M., Takai K., Li Y., Yamaguchi A., Gilbert A., Ueno Y., Yoshida N., Oono Y.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 4 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1126/sciadv.aao7265

    • 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] Dissolved divalent metal and pH effects on amino acid polymerization: A thermodynamic evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      Kitadai, N.
    • 雑誌名

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 47 号: 1 ページ: 13-37

    • DOI

      10.1007/s11084-016-9510-5

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Glycine polymerization on oxide minerals2017

    • 著者名/発表者名
      Kitadai, N., Oonishi H., Umemoto K., Usui T., Fukushi K. and Nakashima S.
    • 雑誌名

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 123-143

    • DOI

      10.1007/s11084-016-9516-z

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origins of building blocks of life: a review2017

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N., Maruyama S.
    • 雑誌名

      Geoscience Frontiers

      巻: - 号: 4 ページ: 1117-1153

    • DOI

      10.1016/j.gsf.2017.07.007

    • 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] Origin of the reductive tricarboxylic acid (rTCA) cycle-type CO2 fixation: A perspective2017

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N., Kameya M., Fujishima K.
    • 雑誌名

      Life

      巻: 7 号: 4 ページ: 39-39

    • DOI

      10.3390/life7040039

    • 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] 地球表層物質による微量元素とり込み過程とそのモデル化2017

    • 著者名/発表者名
      福士圭介
    • 雑誌名

      地学雑誌

      巻: 126 号: 3 ページ: 325-341

    • DOI

      10.5026/jgeography.126.325

    • NAID

      130005893333

    • ISSN
      0022-135X, 1884-0884
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Speciation of Magnesium in monohydrocalcite: XANES, ab initio and geochemical modeling.2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fukushi, Y. Suzuki, J. Kawano, T. Ohno, M. Ogawa, T. Yaji, and Y. Takahashi,
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 213 ページ: 457-474

    • DOI

      10.1016/j.gca.2017.06.040

    • NAID

      130006198607

    • 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] Characterization ascertained from d13C and d14C of particulate organic matter in surface water from a shallow and semi-closed lake Kiba2017

    • 著者名/発表者名
      Bui H.T., Nagao S., Ochiai S., Fukushi K., Goto A., Hasegawa T.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences

      巻: 17 ページ: 17-22

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predicting thermodynamic behaviors of non-protein amino acids as a function of temperature and pH,2016

    • 著者名/発表者名
      Kitadai, N.
    • 雑誌名

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 46 号: 1 ページ: 3-18

    • DOI

      10.1007/s11084-015-9457-y

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 代謝の起源:ひとつの展望2016

    • 著者名/発表者名
      Kitadai, N., Aono, M., Oono, Y.
    • 雑誌名

      地球化学

      巻: 50 号: 3 ページ: 155-176

    • DOI

      10.14934/chikyukagaku.50.155

    • NAID

      130005267120

    • ISSN
      0386-4073, 2188-5923
    • 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
  • [雑誌論文] Predictive model for Pb(II) adsorption on soil minerals (oxides and low-crystalline aluminum silicate) consistent with spectroscopic evidence2016

    • 著者名/発表者名
      Usiyama, T. and Fukushi, K.
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 190 ページ: 134-155

    • DOI

      10.1016/j.gca.2016.06.022

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-temperature hydrothermal activities around suboceanic Moho: an example from diopsidite and anorthosite in Wadi Fizh, Oman ophiolite2016

    • 著者名/発表者名
      Akizawa, N., Tamura, A., Fukushi, K., Yamamoto, J., Mizukami, T., Python, M. and Arai S.
    • 雑誌名

      Lithos

      巻: 263 ページ: 66-87

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2016.07.012

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 生命発生,特に代謝の起源に関する実験的・理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      北台紀夫
    • 学会等名
      日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A comprehensive predictive model for sulfate adsorption on oxide minerals2018

    • 著者名/発表者名
      北台紀夫
    • 学会等名
      日本地球惑星連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アミノ酸の重合挙動から探る生命起源に有利な環境2018

    • 著者名/発表者名
      北台紀夫
    • 学会等名
      第43回 生命の起源及び進化学会学術講演
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Origin of life-driven by geo-electrochemical energy2017

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N.
    • 学会等名
      Japanese-Canadian Frontiers of Science Symposium
    • 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] Universality of the origin of life in the Cosmos2017

    • 著者名/発表者名
      北台紀夫
    • 学会等名
      生命の起源及び進化学会 夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モノハイドロカルサイトと共存するMgの存在状態:XANES,第一原理計算と地球化学モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      福士圭介,鈴木雄真,松宮春奈,川野潤,大野剛,小川雅裕,家路豊成,高橋嘉男
    • 学会等名
      日本地球化学会 第64会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 土壌鉱物による微量元素吸着挙動の予測2017

    • 著者名/発表者名
      福士圭介
    • 学会等名
      2017年度土壌物理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気化学でもたらす生命の起源2016

    • 著者名/発表者名
      北台紀夫,山口晃,Yamei Li,山本正浩,中村龍平,高井研
    • 学会等名
      日本微生物生態学会 第31回大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrochemical carbon fixation2016

    • 著者名/発表者名
      北台紀夫,本郷やよい,Yamei Li,山口晃,中村龍平,山本正浩,高井研
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CO2 fixation in hydrothermal vent environments2016

    • 著者名/発表者名
      Kitadai N., Hongo Y., Li Y., Yamaguchi A., Nakamura R., Yamamoto M., Takai K.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 土壌鉱物における鉛の吸着挙動と表面化学種分布の全水質条件に対応した予測モデル2016

    • 著者名/発表者名
      福士圭介,牛山智樹
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Inhibitive effects of clay particle organization on cesium desorption: prediction of intrinsic cesium desorption from Na-smectite in cation solutions.2016

    • 著者名/発表者名
      Fukushi K., Asahi K., Sakai H., Fukiage T.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉱物-水界面の地球化学2016

    • 著者名/発表者名
      福士圭介
    • 学会等名
      鉱物科学若手の会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モノハイドロカルサイトと共存するマグネシウムの存在状態2016

    • 著者名/発表者名
      福士圭介,鈴木雄真,大野剛,小川雅裕,家路豊成,高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2016年年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption of trace amount of uranium on iron oxide: toward the quantitative reconstruction of past water qualities of an ancient lakes in the Baikal catchment area2016

    • 著者名/発表者名
      Fukushi K., Kobayashi Y., Ushiyama T.
    • 学会等名
      Present Earth Surface Processes and Histrical Environmental Changes in East Asia
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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