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生命の起源 解明に挑む
私たち自身の究極的な源である最初の生命はいつどこでどのようにして誕生したのだろうか、この疑問は人類に残された最大の科学的課題と言えます。惑星有機地球化学研究室では地球惑星科学を基盤として、有機化学、分析化学、分子生物学的な手法を取り入れて生命の起源の解明に挑んでいます。原始地球での生命誕生条件を解明することによって、太陽系や太陽系外の惑星環境での生命存在の可能性にもアプローチしています。
１．原始地球に存在した生命材料分子とその起源
宇宙からの飛来
現在の地球でも、大小様々な隕石によって宇宙から多くの有機分子が地球に飛来しています。これらの有機分子の中には生命を構成する分子が見つかっており、それらが原始地球で生命の材料になったという仮説があります。惑星有機地球化学研究室では、NASAの小惑星探査計画OSIRIS-RExやJAXAのはやぶさ2の試料分析チームに参画し、小惑星の試料や南極から回収された隕石の分析、小惑星内部の環境を再現した実験によって原始地球にどのような生命材料分子が飛来し、それらの分子はどのように誕生したのかを明らかにするための研究を行っています。
- 小惑星べヌーの砂に生命を構成する「糖」が存在 ―アミノ酸、核酸塩基に並ぶ主要な生命材料分子を検出―
- Sugars, ‘Gum,’ Stardust Found in NASA’s Asteroid Bennu Samples
- 模擬実験で隕石アミノ酸の同位体組成を再現 －小惑星有機物の主要生成反応のひとつが明らかに－
- 生命を構成する糖を隕石から初めて検出 －宇宙にRNAの材料となる糖の存在を証明－
原始地球での生成
原始地球に存在した様々な地質環境では、その環境に応じた化学反応が起こり、それらの反応の中には生命に関連する有機物を生成するものがありました。惑星有機地球化学研究室では原始地球での様々な反応を実験室で再現して、生命に関連するどのような有機分子が生成するのかを研究しています。
２．生命材料分子から生命に至る反応を駆動した環境
生命の材料分子から生命を構築する反応は原始地球環境が駆動したはずです。しかし、その環境は明らかになっていません。惑星有機地球化学研究室では、原始地球環境を再現した実験によって、原始地球に存在した糖や核酸塩基やアミノ酸などの材料分子からRNAやタンパク質などの生命を駆動する分子が生成する化学進化を駆動した環境を特定するための研究を行っています。特に原始地球でRNAワールドが成立するための条件や環境を探っています。
研究手法・設備： 微量の有機分子を扱うため、ガス・液体クロマトグラフィーと高分解能質量分析による高感度分析、それらの手法開発、化合物レベルの同位体分析を行なっています。貴重な小惑星リターン試料や隕石を汚染なく扱う前処理技術の開発に加え、隕石衝突を模擬した高速度衝突実験や、原始地球環境を再現した加熱・乾燥実験など、分析と実験の両面から研究を進めています。