冥王代化学進化

2018 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 冥王代生命学の創成
• 研究課題/領域番号: 26106003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: クリーヴス ヘンダーソン 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任准教授 (60723608)
• 研究分担者: 原 正彦 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50181003) ; 藤島 皓介 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (00776411) ; 車 兪徹 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任准教授 (40508420) ; 矢野 隆章 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90600651) ; フェアエンバック アルバート 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (40723680) ; 金井 昭夫 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 教授 (60260329) ; 燒山 佑美 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60636819) ; 青野 真士 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 准教授 (00391839) ; 北台 紀夫 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80625723) ; 林 智広 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30401574)
• 研究協力者: 本郷 やよい
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: 化学進化実験 / ガンマ線照射実験 / 鉱物触媒 / 前生物的合成 / 原始地球 / 自然原子炉間欠泉モデル

研究成果の概要

自然原子炉間欠泉環境を模したガンマ線照射実験を実施し、ヌクレオチド前駆体のアンヒドロシチジンなどの化学進化時の基本構成分子の合成に成功した。また、2-アミノオキサゾールやイミダゾール等の合成も確認した。含鉄鉱物上のアミノ酸分子の吸着相互作用計測等から鉄硫黄化合物が形成される可能性を分光学的に確認し、クラスター形成能が高いと期待されるリガンドとの反応物から鉄硫黄クラスター構造が同定された。また、遺伝情報翻訳の要となるtRNAと、それにアミノ酸を付加する酵素であるアミノアシルtRNA合成酵素の分子進化を議論した。さらに、脂質から構成される人工膜小胞内部で脂肪酸を合成し、原始細胞モデルを構築した。

自由記述の分野

生命の起源と化学進化

研究成果の学術的意義や社会的意義

原始地球における生命誕生場の環境として「自然原子炉間欠泉モデル」が提唱され、その実証実験から、多くの前生物的化学反応を再現することができた。如何にして単純な分子が複雑な高次構造体に進化したかをボトムアップ的に再現し理解するための前生物的化学進化実験系を確立し、アミノ酸等の生体分子と鉱物表面との相互作用の単一分子に至る定量・定性分析を通じて、化学進化反応における鉱物表面の触媒作用を解明、さらに鉄硫黄化合物の重要性を実験的に実証した。また、遺伝暗号の起源を探る核酸-タンパク質複合体探索や脂肪酸ベシクル内での脂肪酸合成なども行い、従来の生命の起源の研究に新たなブレイクスルーをもたらした。