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2021 年度 実績報告書

原始地球上での核酸合成に関する新展開:地球外からの材料供給の可能性に迫る

研究課題

研究課題/領域番号 21H04501
研究機関北海道大学

研究代表者

大場 康弘  北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (00507535)

研究分担者 高野 淑識  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), センター長代理 (80399815)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
キーワード核酸 / 地球外物質 / 核酸塩基 / 分子進化
研究実績の概要

今年度は,(1)炭素質隕石から核酸塩基など,核酸の材料となりうる窒素複素環化合物の検出,(2)星間分子雲環境を模擬した光化学反応による分子生成およびその熱水反応による分子進化,という2点について研究を遂行した。
まず(1)の炭素質隕石からの窒素複素環化合物検出について,マーチソン隕石,マレー隕石,タギッシュレイク隕石という3種の炭素質隕石から,高温や強酸などを使用しない温和な抽出方法を駆使することにより,これまでに検出された例があったグアニンとアデニン,ウラシルだけでなく,シトシン,チミンというDNA,RNAに含まれる主要核酸塩基5種すべてを検出することに初めて成功した。さらにこれら5種以外にも5-メチルシトシンなど複数の核酸塩基が合計18種検出された。先行研究では,炭素質隕石中では核酸塩基のバリエーションは乏しく,アミノ酸や炭化水素類と比べて検出された分子種が非常に少ないことが謎であったが,本研究によって核酸塩基類も多様な分子分布を示すことが明らかになった。これらの核酸塩基以外にも核酸の材料となりうる複素環化合物が検出され,これらの隕石中有機物が原始地球上での遺伝機能発現に寄与したと期待される。
(2)の模擬実験生成物について,水やメタノール,アンモニアを主成分とした混合氷を10ケルビンに冷却し,真空紫外光を照射したのちに室温まで温度を上げると,黄色がかった複雑有機物の生成が確認された。その後,生成物をアモルファスケイ酸塩(MgSiO3)と水とともに100℃で加熱すると,アミノ酸や複素環化合物など種々の有機化合物が検出された。これらのプロセスは星間分子雲での星誕生および惑星系形成後の熱水プロセスを模擬したものであり,宇宙における分子進化に重要な役割を担うことが強く示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

炭素質隕石中からこれまでに検出例のなかった複数の核酸塩基や,核酸合成の材料となりうる複素環化合物まで検出することに成功したため。これらの成果は本申請研究の核となる重要な発見である。

今後の研究の推進方策

引き続き,地球外物質(炭素質隕石,小惑星リターンサンプル)の分析や,模擬実験生成物(彗星模擬サンプル,小惑星模擬サンプル)の分析を継続して行い,原始地球上での核酸生成に必要な化合物の種類や生成プロセスを明らかにしていく。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] NASA/NRAO(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NASA/NRAO
  • [国際共同研究] グルノーブル大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      グルノーブル大学
  • [国際共同研究] INAF/ペルージャ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      INAF/ペルージャ大学
  • [国際共同研究] ヴィクトリア大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ヴィクトリア大学
  • [国際共同研究] マックスプランク宇宙物理学研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク宇宙物理学研究所
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Quantifying the Chemical Desorption of H<sub>2</sub>S and PH<sub>3</sub> from Amorphous Water-ice Surfaces2022

    • 著者名/発表者名
      Furuya Kenji、Oba Yasuhiro、Shimonishi Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 926 ページ: 171~171

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4260

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Misaligned Rotations of the Envelope, Outflow, and Disks in the Multiple Protostellar System of VLA 1623-2417: FAUST. III2022

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Satoshi, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 927 ページ: 54~54

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4cae

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of chiral CO polyhedral crystals on icy interstellar grains2021

    • 著者名/発表者名
      Kouchi Akira、Tsuge Masashi、Hama Tetsuya、Niinomi Hiromasa、Nakatani Naoki、Shimonishi Takashi、Oba Yasuhiro、Kimura Yuki、Sirono Sin-iti、Okuzumi Satoshi、Momose Munetake、Furuya Kenji、Watanabe Naoki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 505 ページ: 1530~1542

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1173

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transmission Electron Microscopy Study of the Morphology of Ices Composed of H<sub>2</sub>O, CO<sub>2</sub>, and CO on Refractory Grains2021

    • 著者名/発表者名
      Kouchi Akira、Tsuge Masashi、Hama Tetsuya、Oba Yasuhiro、Okuzumi Satoshi、Sirono Sin-iti、Momose Munetake、Nakatani Naoki、Furuya Kenji、Shimonishi Takashi、Yamazaki Tomoya、Hidaka Hiroshi、Kimura Yuki、Murata Ken-ichiro、Fujita Kazuyuki、Nakatsubo Shunichi、Tachibana Shogo、Watanabe Naoki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 918 ページ: 45~45

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0ae6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental and Computational Studies on the Physicochemical Behavior of Phosphine Induced by Reactions with H and D Atoms on Interstellar Ice Grains2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh、Oba Yasuhiro、Sameera W. M. C.、Kouchi Akira、Watanabe Naoki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 918 ページ: 73~73

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0cf4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient Formation Pathway of Methyl Formate: The Role of OH Radicals on Ice Dust2021

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi A.、Hidaka H.、Oba Y.、Kouchi A.、Watanabe N.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 921 ページ: L13~L13

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac3005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Successive H-atom Addition to Solid OCS on Compact Amorphous Solid Water2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh、Oba Yasuhiro、Sameera W. M. C.、Kouchi Akira、Watanabe Naoki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 922 ページ: 146~146

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac2238

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] UV-Induced Formation of Ice XI Observed Using an Ultra-High Vacuum Cryogenic Transmission Electron Microscope and its Implications for Planetary Science2021

    • 著者名/発表者名
      Kouchi Akira、Kimura Yuki、Kitajima Kensei、Katsuno Hiroyasu、Hidaka Hiroshi、Oba Yasuhiro、Tsuge Masashi、Yamazaki Tomoya、Fujita Kazuyuki、Hama Tetsuya、Takahashi Yukihiro、Nakatsubo Shunichi、Watanabe Naoki
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fchem.2021.799851

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enlightening the Chemistry of Infalling Envelopes and Accretion Disks Around Sun-Like Protostars: The ALMA FAUST Project2021

    • 著者名/発表者名
      Codella C.、Ceccarelli C.、Chandler C.、Sakai N.、Yamamoto S.、The FAUST Team
    • 雑誌名

      Frontiers in Astronomy and Space Sciences

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fspas.2021.782006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analytical development of seamless procedures on cation-exchange chromatography and ion-pair chromatography with high-precision mass spectrometry for short-chain peptides2021

    • 著者名/発表者名
      Takano Yoshinori、Oba Yasuhiro、Furota Satoshi、Naraoka Hiroshi、Ogawa Nanako O.、Blattmann Thomas M.、Ohkouchi Naohiko
    • 雑誌名

      International Journal of Mass Spectrometry

      巻: 463 ページ: 116529~116529

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2021.116529

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] イオンペアクロマトグラフィー/電子スプレーイオン化質量分析法(LC/ESI-MS)による短鎖ペプチド類のマススペクトル解析2021

    • 著者名/発表者名
      高野 淑識, 大場 康弘, 大河内 直彦
    • 雑誌名

      Researches in Organic Geochemistry

      巻: 37 ページ: 15~43

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 星間塵表面における化学反応素過程研究の最前線2021

    • 著者名/発表者名
      大場康弘
    • 学会等名
      日本地球化学会第68回年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental studies on the surface reaction of atomic hydrogen with “exotic molecules” at low temperatures2021

    • 著者名/発表者名
      Oba, Yasuhiro
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 炭素質隕石中ヘキサメチレンテトラミンの検出とその化学進化における役割2021

    • 著者名/発表者名
      大場 康弘、高野 淑識、奈良岡 浩、古川 善博、橘 省吾、グラビン ダニエル、ドワーキン ジェイソン
    • 学会等名
      JPGU2021

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公開日: 2022-12-28  

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