初期地球でのアミノ酸生成とペプチド化プロセスの解明

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21244080
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 掛川 武 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60250669)
• 研究分担者: 中沢 弘基 (独)物質・材料研究機構, 量子ビームセンター, 名誉フェロー (80333780) ; 関根 利守 (独)物質・材料研究機構, ナノ物質ラボ, 主席研究員 (70343829) ; 大庭 雅寛 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (40436077)
• キーワード: 衝撃波 / ポストインパクト / アミノ酸 / ペプチド / 初期地球

研究概要

本研究課題は、生命起源に関するアミノ酸生成とその重合の問題を地球科学的手法で取り組む課題である。第一の目的として、(1a)隕石海洋衝突を模擬した衝撃実験と、(1b)衝突蒸発雲を想定したガス-鉱物反応実験を行う。第二の目的として(2a)単一アミノ酸だけの系と(2b)複数アミノ酸混合系、(2c)そこに鉱物を加えた混合系において高温高圧実験を行う。それにより、アミノ酸からタンパク質に移り変わる過程を解明する。第一の目的を果たすのは(1a)衝撃圧縮実験装置を用いた衝突再現実験と(1b)衝突蒸発雲内部を想定したガス固体反応実験であり、様々な改良を加えて実験が行われた。ここでの生成物はLC-MS(本年度予算で改良)とGC-MSなどを用いて分析され、グリシン以外にもPAH系の有機分子が多種類生成されることを世界で初めて示した。またガス反応によってアンモニアやシアン化物の生成が確認された。ハーバーボッシュ反応以外でのアンモニア生成確認は、やはり世界的にも稀である。
第二の目的を果たすために、高温高圧状態でのアミノ酸の重合実験を展開した。それには物質材料研究機構のベルト型高圧発生装置、東北大学のオートクレーブおよびピストンシリンダー高圧発生装置(本年度予算で購入)を用いた。その結果、複数アミノ酸混合系では、単純系で生成されなかったペプチドが高温高圧状態で生成されること、超高圧環境(最大5GPa)でもペプチドが生成されることを示した。圧力を用いたペプチド生成としては世界記録である。これらの成果は積極的に国際学会(Goldschmidt会議など)などで公表された。

研究成果

• [雑誌論文] Abundance of zetaproteobacteria within crustal fluids in backarc hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough (2009)
  • 著者名/発表者名: Kato S., Yanagawa K., Sunamura M., Takano Y., Ishibashi J., Kakegawa T., et al
  • 雑誌名: Environmental Microbiology Vol.11 ページ: 3210-3222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial distribution, diversity and composition of bacterial communities in sub-seafloor fluids at a deep-sea hydrothermal field of the Suiyo Seamount (2009)
  • 著者名/発表者名: Kato S., Hara K., Kasai H., Teramura T. Sunamura M., Ishibashi J-I., Kakegawa T., Yamanaka T., Kimura H., Marumo K., Urabe T., Yamagishi A.
  • 雑誌名: Deep Sea Research Part 1 Vol.56 ページ: 1844-1855
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new age model for the sediment cores from Academician ridge(Lake Baikal)based on high-time-ressolution AMS 14C data sets over the last 30 kyr : Paleoclimatic and environmental implications (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T., Nakamura T., Watanabe Nara F., Kakegawa T., Nishimura M., Shimokawara M., Matsunaka T., Senda R., Kawai T.
  • 雑誌名: Earth Planetary Science Letter Vol.286 ページ: 347-354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial communities in iron-silica rich microbial mats at deep-sea hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough (2009)
  • 著者名/発表者名: Kato S., Kobayashi C., Kakegawa T., Yamagishi A.
  • 雑誌名: Environmental Microbiology Vol.11 ページ: 2094-2111
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-time resolution AMS 14C data sets for lake Baikal and Lake Hovsgol sediment cores : Changes in radiocarbon age and sedimentation rates during the transition from the last glacial to the Holocene (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T., Nakamura T., Nara F., Kakegawa T., other 6
  • 雑誌名: Quaternary International Vol.205 ページ: 12-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomolecule formation by oceanic impacts on early Earth (2009)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Sekine T., Oba M., Kakegawa T., Nakazawa H.
  • 雑誌名: Nature geoscience Vol.2 ページ: 62-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] 隕石の海洋衝突による初期地球の有機物生成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川義博、関根利守、大庭雅寛、掛川武、中沢弘基
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌 Vol.18 ページ: 229-237
  • 査読あり
• [雑誌論文] 最初の地球の海に降り注ぎ込まれた鉄が生命を生んだ (2009)
  • 著者名/発表者名: 掛川武
  • 雑誌名: 岩波「科学」 10月号 ページ: 56-60
• [雑誌論文] 生命の起源:地球惑星科学の新しい問題 (2009)
  • 著者名/発表者名: 掛川武
  • 雑誌名: 日本地球惑星科学連合ニュースレター Vol.5 ページ: 6-9
• [学会発表] 隕石の後期中爆撃による有機物の生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 古川善博、大庭雅寛、関根利守、掛川武、中沢弘基
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] 隕石の後期中爆撃による有機物の生成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川善博、大庭雅寛、関根利守、掛川武、中沢弘基
  • 学会等名: 地球化学会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20090917-20
• [学会発表] Synthesis of organic molecules by oceanic impacts on the early Earth (2009)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Sekine T., Oba M., Kakegawa T., Nakazawa H.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Davos, Swiss
  • 年月日: 20090621-26
• [学会発表] Contrast ecosystem between aerobic and anaerobic becteria recorded in 3.0 Ga sedimentary rocks of the Atikokan-Lumby Lake area (2009)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa T., Saito, M.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Davos, Swiss
  • 年月日: 20090621-20090626
• [学会発表] Geochemistry of 1.9 Ga Gunflint Formation in Canada : Unique oceanic environments and microbial activities (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishida A., Oba M., Kakegawa T.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Davos, Swiss
  • 年月日: 20090621-20090626
• [学会発表] Weak photoc-zone euxinia at the end of the Permian in central pelagic Panthalassa as recorded in marine organic carbon isotopes (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S., Kaiho K., Oba M., T.Kakegawa
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Davos, Swiss
  • 年月日: 20090621-20090626
• [学会発表] 初期地球における隕石衝突蒸発蒸気雲内部を想定した電気炉内反応実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鮫島太郎、古川善博、掛川武
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
  • 年月日: 20090516-21
• [学会発表] 高温高圧条件でのメチオニンペプチドの重合実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋裕人、古川善博、掛川武
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
  • 年月日: 20090516-21
• [学会発表] バイオマーカーとしてのFramboidal Pyrite:硫黄サイクルから地下生物まで (2009)
  • 著者名/発表者名: 掛川武
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] カナダ・ガンフリント層に記録された19億年前の特異な微生物活動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石田章純、掛川武
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] Solid state reaction of valine peptide formation under high P and T conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro T., Furukawa Y., Nakazawa H., Kakegawa T.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] 34～27億年前の海底熱水活動と微生物活動との関連:海底熱水場は起源の場か進化の場か?(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 掛川武
  • 学会等名: 生命の起源と進化学会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 20090315-20090317
• [備考]
  • URL: http://www.tohoku100-tv.jp/thisweek/100208/index.html