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化学・熱・電気エネルギー変換に依存した海底生命圏を支える電子移動論の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16K14815
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生態・環境
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

中村 龍平  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, チームリーダー (10447419)

研究分担者 伊藤 克敏  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 瀬戸内海区水産研究所, 主任研究員 (80450782)
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
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード深海底 / 電気微生物学 / 環境生態学 / 共生 / 海洋生態系 / 電子移動 / 底生動物 / 海洋生態
研究成果の概要

深海電気生態系では何が起こっているのか?その謎に迫るべく、海底に生息する底生動物と電気の関わりについて研究を進めた。その結果、(1)底生動物が微弱な電流を作り、(2)電位の正負に応じて中心代謝を変化させ、さらには、(3)底生動物は環境の電位に応じて行動までも変化させることを見出した。以上の結果は、「電子の流れ」が、未知の生命圏である電気生態系を理解する鍵となることを明示する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

2010年、地球上の新たな生命圏として深海電気生態系の存在が提唱された。今回得られた成果は、この未知の生態圏の存在を実証する上で、重要な知見を提供する。また、電気を用いることで底生動物の中心代謝と行動の制御が可能であるという発見は、新たな生態系の評価(センシング)技術や環境浄化技術に繋がると期待される。

報告書

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

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 12件、 招待講演 21件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Marine sediment conservation using benthic organisms2019

    • 著者名/発表者名
      Katsutoshi Ito, Mana Ito, Takeshi Hano, Toshimitsu Onduka, Kazuhiko Mochida, Nobuaki Shono, Ryuhei Nakamura
    • 雑誌名

      Bull. Jap. Fish. Res. Edu. Agen.

      巻: 49 ページ: 45-51

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemistry at Deep‐Sea Hydrothermal Vents: Utilization of the Thermodynamic Driving Force towards the Autotrophic Origin of Life2019

    • 著者名/発表者名
      Ooka Hideshi、McGlynn Shawn、Nakamura Ryuhei
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 6 号: 5 ページ: 1316-323

    • DOI

      10.1002/celc.201801432

    • 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] Deep‐Sea Hydrothermal Fields as Natural Power Plants2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamamoto, Ryuhei Nakamura, Ken Takai
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 5 号: 16 ページ: 2162-2166

    • DOI

      10.1002/celc.201800394

    • 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] Chemical diversity of metal sulfide minerals and its implications for the origin of life2018

    • 著者名/発表者名
      Li Y., Kitadai N. and Nakamura R.
    • 雑誌名

      Life

      巻: 8 号: 4 ページ: 46-46

    • DOI

      10.3390/life8040046

    • 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] 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anodic and Cathodic Extracellular Electron Transfer by the Filamentous Bacterium Ardenticatena maritima 110S2018

    • 著者名/発表者名
      Kawaichi Satoshi、Yamada Tetsuya、Umezawa Akio、McGlynn Shawn E.、Suzuki Takehiro、Dohmae Naoshi、Yoshida Takashi、Sako Yoshihiko、Matsushita Nobuhiro、Hashimoto Kazuhito、Nakamura Ryuhei
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 9 ページ: 68-68

    • DOI

      10.3389/fmicb.2018.00068

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Regulating Reaction Selectivity of Electricity-driven Prebiotic Chemistry2019

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      30/80 meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deep-Sea Electrochemistry and Its Implication for the Origin of Life Theory2019

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      Electromicrobiology 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 海底の電気を食べる生物たち~新たなエネルギー技術への可能性2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      理化学研究所和光地区一般公開
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気生態系:電気を介した微生物と底生動物の相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      日本農芸化学会 第31回さんわかセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deep-sea Hydrothermal Field: Ecosystem Isolated from Day-night Cycle2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平、Shawn Mcglynn
    • 学会等名
      第25回日本時間生物学会学術大会シンポジウム「Origin of Circadian Rhythm」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海熱水噴出孔:天然における化学物質製造プラント2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会ワークショップ「生命機能を利用した新しいエネルギー生産-生命科学の産業応用に向けてー」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electro-ecosystems in deep-sea vents: past and present2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      2018 International Workshop on Deep-Sea Microbiology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrochemistry at Deep Sea Hydrothermal Vents towards Autotrophic Innovation2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      DICP Zhang Dayu Young Investigator Lecture
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How is CO2 Electrochemically Reduced at Deep-sea Hydrothermal Vents?2018

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      Ewha Chemistry and Nanoscience International Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 環境電位を指標にした底質浄化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤克敏、伊藤真奈、持田和彦、庄野暢晃、中村龍平
    • 学会等名
      平成30年度日本水産学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境電位による底生動物の代謝と行動の変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      庄野暢晃、中村龍平、菊地淳、伊藤克敏、伊藤真奈
    • 学会等名
      平成30年度日本水産学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ElectroMicrobiology: Impacts on Ecosystem and Industry2017

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      3rd CSRS-ITbM Joint Workshop
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] De-Coupled Electron and Heat Transfer: A Possible Nature’s Strategy for Maximizing Electrocatalysis for CO2 Fixation2017

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      231st ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 動物と微生物の共生系が作り出す電子フロー2017

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      異分野融合シンポジウム「微生物を基軸とした環境と電気と金属」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Energy Flow Organized by Benthic Ecosystems2017

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      "Biology of Symbiosis" Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 沿岸域生態系を支えるREDOX恒常性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会シンポジウム「微生物は電気を作る,使う,盗む.その能力,上手に使いませんか?」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electroautotrophic Carbon Fixation and Its Implication for Origin of Life Theory2017

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      ELSI 6th Symposium: Building Bridges from Earth to Life
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Marine sediment conservation using benthic organisms2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤克敏、伊藤真奈、羽野健志、隠塚俊満、持田和彦、中村龍平、庄野暢晃
    • 学会等名
      45th Scientific Symposium of the UJNR Aquaculture Panel
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気生物学:新たな代謝計測/制御技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      理研シンポジウム 第二回 社会に貢献する理研の工学研究
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] De-coupled electron and heat transfer at deep-sea hydrothermal vents2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      From Minerals to Enzymes: the EON Workshop on Electrochemistry at the origin of life
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrocatalysis at Deep-sea Hydrothermal Vents2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      24th Solvay Conference on Chemistry: Catalysis in Chemistry and Biology
    • 発表場所
      Metropole Hotel(ベルギー、ブリュッセル)
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 第3の生命圏:電気生態系が存在する可能性2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      サントリーワールドリサーチセンター内セミナー
    • 発表場所
      サントリーワールドリサーチセンター(京都府相楽郡)
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海熱水噴出孔で進行する化学・熱・電気エネルギー変換:生態系ならびに化学進化への役割2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平、Yamei Li
    • 学会等名
      東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会 海洋生物の適応戦略:新規技術・現象からの新展開
    • 発表場所
      東京大学柏キャンパス(千葉県柏市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海底の電気で生きる微生物 環境、エネルギー、そして生命の起源へ2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      第25回理化学研究所里庄セミナー仁科芳雄博士顕彰記念科学講演会
    • 発表場所
      仁科記念ホール(岡山県浅口郡)
    • 年月日
      2016-08-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Energetic Insight into Geo-Electricity Generation at Deep-Sea Hydrotehmal Vents2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum Disulfide: A Prebiotic Catalyst for Dissimilatory Ammonia Synthesis with Geo-Electrical Current2016

    • 著者名/発表者名
      Yamei Li、山口晃、中村龍平
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Energetics of Electron Flow that Sustains Solar-independent Ecosystems2016

    • 著者名/発表者名
      中村龍平
    • 学会等名
      ASM Microbe 2016
    • 発表場所
      Boston Convention and Exhibition Center(アメリカ、マサチューセッツ)
    • 年月日
      2016-06-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] 14th International Symposium on Aquatic Oligochaeta2018

    • 関連する報告書
      2018 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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