【発表のポイント】

• 小惑星ベヌーから持ち帰られたサンプルからアミノ酸や核酸塩基など多種の生体関連分子を検出。
• 多くの有機分子は低温環境における高濃度アンモニア溶液中の反応で生成した。
• 地球外環境における化学進化及び小惑星の起源に関する理解が飛躍的に発展。

【概要】

北海道大学低温科学研究所の大場康弘准教授、海洋研究開発機構の高野淑識上席研究員（慶應義塾大学先端生命科学研究所特任准教授/同大学院政策・メディア研究科特任准教授）及び古賀俊貴ポストドクトラル研究員、東北大学大学院理学研究科の古川善博准教授、九州大学大学院理学研究院の奈良岡浩教授らが所属する国際研究グループ（OSIRIS-REx sample analysis team）は、アメリカNASA主導の小惑星探査計画「OSIRIS-REx」で炭素質B型小惑星（101955）ベヌー（Bennu）から持ち帰られた粒子から、アミノ酸や核酸塩基、カルボン酸、アミンなど、様々な有機化合物の検出に成功しました。

2023年9月24日、「OSIRIS-REx」探査機によって炭素質小惑星ベヌー試料121.6グラムが地球に届けられ、「はやぶさ」探査機によるS型小惑星イトカワ試料、「はやぶさ2」探査機による炭素質C型小惑星リュウグウ試料に続いて、世界で3例目の小惑星リターンサンプルが実験室で分析可能になりました。NASAゴダード宇宙飛行センターのダニエル・グレイビン博士をリーダーとする有機化合物分析チーム（SOAWG）では、持ち帰られた粒子に含まれる有機化合物を網羅的に分析しました。

分析チームがこれまでに培ってきた地球外試料分析技術を用いて、初期分析用に配分された約300ミリグラムの試料から、アミノ酸33種（うち、14種のタンパク性アミノ酸）、地球生命の遺伝子に含まれる核酸塩基全5種を含む窒素複素環化合物^*123種など、未同定なものを含めて10,000種にも及ぶ窒素を含む有機化合物を検出しました。検出されたアミノ酸は右手・左手構造がほぼ等量存在しました。これらの結果は、小惑星が地球に多様なアミノ酸を供給したことを示唆し、地球生命のアミノ酸のホモキラリティの起源の謎をさらに深めることになりました。また、アミノ酸や核酸塩基など生体関連分子合成の材料となるアンモニアの濃度が、これまでに分析された炭素質隕石や小惑星リュウグウと比べて特異的に高いことが分かりました。これは、検出された有機化合物は低温環境におけるアンモニア溶液中での反応で生成した、というこれまでにない地球外有機物合成に関する知見をもたらしました。

なお、本研究成果は、2025年1月30日（木）公開のNature Astronomy誌に掲載されました。

DOI：10.1021/acs.jpcc.4c04187

京都大学白眉センターの松本特定助教らは日本の探査機「はやぶさ2」が回収した小惑星リュウグウの砂つぶから、微小な塩の結晶を発見しました。これらはリュウグウの母体となる天体を満たした塩水が蒸発や凍結によって失われた時に析出した鉱物です。同じく塩類が見つかっているエンセラダスなどの海洋天体とリュウグウの水の環境とを比較する研究につながります。

本成果は、2024年11月19日(日本時間)付で国際科学誌「Nature Astronomy」に掲載されました。
研究グループは松本徹特定助教(京都大), 野口高教授(京都大),三宅亮教授(京都大), 伊神洋平助教(京都大), 松本恵助教(東北大), 矢田達主任研究開発員(JAXA), 上椙真之主幹研究員(JASRI), 安武正展研究員(JASRI), 上杉健太朗主席研究員(JASRI), 竹内晃久主幹研究員(JASRI), 湯澤勇人技術職員(IMS), 大東琢治准教授(KEK), 荒木暢主任研究員(IMS)で構成されています。

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太古の生物が、現在の生物と同じ元素を使って生息していたのかどうかはよくわかっていません。

本専攻の石田章純助教をはじめとする研究チームは、約19億年前の微生物の化石（微化石）を用いた新しい分析手法を開発しました。この手法は、従来困難だった微化石内部の微量元素を高精度かつ高解像度で検出するもので、特にリン脂質に由来する細胞膜中のリンと、代謝の痕跡である酵素に関連するモリブデンの検出に世界で初めて成功しました。これにより、約19億年前の微生物にも、現代のバクテリアと同様の細胞膜と代謝をすでに獲得していた直接的な証拠を示すことができました。

本研究成果は、生命の進化過程を解明する上で重要な手がかりを提供します。将来的には、この手法をより古い地質時代の試料に適用することで、初期地球の生命進化の研究に大きな進展をもたらすことが期待されます。

本成果は9月20日18時（日本時間）、科学誌Scientific Reports に掲載されました。