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多次元同位体分析による地球外生体関連分子の生成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ3192
補助金の研究課題番号 21J00504 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
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

古賀 俊貴  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門生物地球化学センター, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード核酸塩基 / 同位体分析 / 高速液体クロマトグラフ / 元素分析-同位体比質量分析 / 炭素質隕石 / 小惑星リュウグウ / 有機地球化学 / 分取クロマトグラフィ / 元素分析/同位体比質量分析 / 炭素質コンドライト / 堆積物
研究開始時の研究の概要

炭素質隕石中にはアミノ酸や核酸塩基のような生体関連化合物をはじめとする多種多様な有機化合物が存在することが明らかにされてきた。これらの地球外起源の有機物が生命の誕生以前の初期地球に地球外物質(隕石・彗星・微隕石など)の飛来によって初期地球に供給されたことで,「生命の起源」に関与したという可能性がこれまで議論されてきた。本研究では,炭素質隕石中の核酸塩基の炭素・窒素安定同位体比を世界で初めて測定することで,検出された核酸塩基が間違いなく地球外起源であることを示すとともに,同位体組成からその生成機構に新たな制約をもたらすことを目指す。

研究実績の概要

初年度から三年度の研究活動による研究代表者の主要な研究成果は以下の3つである。
①天然試料中に含まれる核酸塩基の炭素・窒素安定同位体比分析法の開発:本研究課題において、研究代表者は多次元オフライン高速液体クロマトグラフ(HPLC)を用いて7種の核酸塩基を単離し、微量分析用に改良された元素分析-同位体比質量分析計でそれぞれの核酸塩基の炭素・窒素安定同位体比を測定する独自の同位体分析法を確立した。この分析法は植物試料および海洋表層堆積物試料に適用され、これまで報告されてこなかった天然試料中の核酸塩基の同位体組成の測定に成功した。
②炭素質隕石中からの豊富な核酸塩基の発見:研究代表者は従来の隕石核酸塩基の抽出・精製法を改良し、先行研究の報告値よりも約10倍豊富な核酸塩基を検出することに成功した。この発見により、核酸塩基の同位体分析に必要な試料量を約90%削減することができると見積もられる。さらに、生命が核酸として使用しない分子構造を含む様々なプリン塩基を同定し、シアン化水素の重合反応による隕石中プリン塩基の生成モデルを強く支持する成果を得た。
③小惑星リュウグウ試料からの核酸塩基の検出:小惑星リュウグウ試料の初期分析に参加した研究代表者は、核酸塩基の一つであるウラシルの検出に大きく貢献した。しかし、初期分析において核酸塩基の調査に用いることができた試料量は限られていたため、その他の核酸塩基の有無については不明であった。そのため、第3回リュウグウ試料研究公募において核酸塩基分布の再分析を目的とした研究課題を応募し、上位20%以内の評価を受けて採択された。分配された約20mgのリュウグウ試料を用いて、②の成果を踏まえた抽出・精製・分析法を適用することで、DNA・RNAとして生命が使用する5種全ての核酸塩基を検出することに成功した。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 7件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Abundant extraterrestrial purine nucleobases in the Murchison meteorite: Implications for a unified mechanism for purine synthesis in carbonaceous chondrite parent bodies2024

    • 著者名/発表者名
      Koga, T., Takano, Y., Oba, Y., Naraoka, H., and Ohkouchi, N.
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 365 ページ: 253-265

    • DOI

      10.1016/j.gca.2023.10.024

    • 関連する報告書
      2023 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] 小惑星リュウグウ中の可溶性有機分子2023

    • 著者名/発表者名
      古賀 俊貴
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 51 号: 4 ページ: 6

    • DOI

      10.50968/vivaorigino.51_6

    • ISSN
      0910-4003, 1346-6933
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polycyclic aromatic hydrocarbons in samples of Ryugu formed in the interstellar medium2023

    • 著者名/発表者名
      Zeichner S. S., Aponte J. C., Bhattacharjee S., Dong G., Hofmann A. E., ..., Tachibana S., et al
    • 雑誌名

      Science

      巻: 382 号: 6677 ページ: 1411-1416

    • DOI

      10.1126/science.adg6304

    • 関連する報告書
      2023 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] Chemical evolution of primordial salts and organic sulfur molecules in the asteroid 162173 Ryugu2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura, Toshihiro; Takano, Yoshinori; Naraoka, Hiroshi and 84 more (Yabuta, H.は26番目)
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 5284-5284

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40871-0

    • 関連する報告書
      2023 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] Investigating the impact of x‐ray computed tomography imaging on soluble organic matter in the Murchison meteorite: Implications for Bennu sample analyses2023

    • 著者名/発表者名
      Glavin, D.P., Eckley, S.A., Aponte, J.C., Berger, E.L., Burton, A.S., Dworkin, J.P., Elsila, J.E., Ferguson, F.T., Furukawa, Y., Graham, H.V., Koga, T., Liss, M., McLain, H.L., Naraoka, H., Oba, Y., Parker, E.T., Righter, K., Schmitt-Kopplin, P., Simkus, D.N., Takano, Y., Connolly, H.C.Jr., and Lauretta, D.S. et al.
    • 雑誌名

      Meteoritics & Planetary Science

      巻: 59 号: 1 ページ: 105-133

    • DOI

      10.1111/maps.14111

    • 関連する報告書
      2023 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] Uracil in the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu2023

    • 著者名/発表者名
      Oba Yasuhiro、Koga Toshiki、Takano Yoshinori、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko、Sasaki Kazunori、Sato Hajime、Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P. ... Yabuta Hikaru ... Hayabusa2-initial-analysis SOM team
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 1292-1292

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36904-3

    • 関連する報告書
      2022 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] Soluble organic molecules in samples of the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu2023

    • 著者名/発表者名
      Naraoka Hiroshi、Takano Yoshinori、Dworkin Jason P.、Oba Yasuhiro、Hamase Kenji、Furusho Aogu、Ogawa Nanako O.、Hashiguchi Minako、Fukushima Kazuhiko、Aoki Dan ... Yabuta Hikaru ... et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 379 号: 6634 ページ: 9033-9033

    • DOI

      10.1126/science.abn9033

    • 関連する報告書
      2022 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] Synthesis of Amino Acids from Aldehydes and Ammonia: Implications for Organic Reactions in Carbonaceous Chondrite Parent Bodies2022

    • 著者名/発表者名
      Koga Toshiki、Naraoka Hiroshi
    • 雑誌名

      ACS Earth and Space Chemistry

      巻: 6 号: 5 ページ: 1311-1320

    • DOI

      10.1021/acsearthspacechem.2c00008

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identifying the wide diversity of extraterrestrial purine and pyrimidine nucleobases in carbonaceous meteorites2022

    • 著者名/発表者名
      Oba Yasuhiro、Takano Yoshinori、Furukawa Yoshihiro、Koga Toshiki、Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P.、Naraoka Hiroshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 2008-2008

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29612-x

    • 関連する報告書
      2022 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] 炭素質隕石中の生体関連分子(アミノ酸・糖・核酸塩基)の分布と特徴2022

    • 著者名/発表者名
      古賀 俊貴
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 50 号: 3 ページ: 5

    • DOI

      10.50968/vivaorigino.50_5

    • ISSN
      0910-4003, 1346-6933
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Identifying Abundant Purine Nucleobases in the Murchison Meteorite2024

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Koga, Yoshinori Takano, Yasuhiro Oba, Naraoka Hiroshi, Nanako O. Ogawa, Naohiko Ohkouchi
    • 学会等名
      Solar-System symposium in Sapporo 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 炭素質隕石中から検出された豊富な地球外起源の核酸塩基2024

    • 著者名/発表者名
      古賀 俊貴,高野 淑識,大場 康弘,奈良岡 浩,大河内 直彦
    • 学会等名
      第48回 生命の起原および進化学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 炭素質隕石中の新規アミノ酸グループの発見と核酸塩基の分子レベル同位体分析法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      古賀俊貴
    • 学会等名
      2023年度第40回有機地球化学(伊都)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Method for analyzing compound-specific carbon and nitrogen isotopic composition of purine and pyrimidine nucleobases in carbonaceous meteorites: perspectives for Bennu samples2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Koga, Yoshinori Takano, Nanako O. Ogawa, Yasuhiro Oba, Naohiko Ohkouchi, Hiroshi Naraoka, Daniel P. Glavin, Jason P. Dworkin, Harold. C. Connolly, Jr., Dante S. Lauretta
    • 学会等名
      54th Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速液体クロマトグラフ高分解能質量分析法による炭素質隕石中の尿素分子群の特徴とその意義2022

    • 著者名/発表者名
      古賀 俊貴,高野 淑識,大場 康弘,古川 善博,奈良岡 浩
    • 学会等名
      2022年度 日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 隕石中の地球外アミノ酸から紐解く前生物的なアミノ酸合成2022

    • 著者名/発表者名
      古賀 俊貴
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プリンおよびピリミジン核酸塩基分子レベル窒素同位体比の分析法開発と展望2022

    • 著者名/発表者名
      古賀 俊貴,高野 淑識,小川 奈々子,大場 康弘,大河内 直彦
    • 学会等名
      第39回有機地球化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Analytical development of compound-specific δ15N measurement for underivatized pyrimidine and purine nucleobase2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Koga, Yoshinori Takano, Nanako O. Ogawa, Yasuhiro Oba, Naohiko Ohkouchi
    • 学会等名
      IsoPEG'22
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルデヒド・アンモニアからのアミノ酸合成: 炭素質コンドライト母天体における有機反応への考察2022

    • 著者名/発表者名
      古賀俊貴
    • 学会等名
      第46回 生命の起原および進化学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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