Unique phosphorous cycle on the early Earth

早期地球上独特的磷循环

基本信息

批准号：
22H00163
负责人：
掛川武
金额：
$ 27.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

現在と初期地球を含めた生物が行う化学反応能力の中で最も重要なのがエネルギー蓄積・運搬能力であり、AT P(アデノシン3リン酸)が担っている。初期地球の前生物世界でATPを生成するためには岩石圏からリンを供給し、有機物と一体化させることが必要である。しかし初期地球におけるリンの供給源や元素サイクル、化学的状態に関しては不明のままである。本研究では,このリンの問題にフォーカスし研究を展開する。その中で初期地球表層環境中でリンが「特異的」元素循環を行い、その終着駅においてATP形成したことを示す。研究を遂行するために、以下の4つの課題を設定し鉱物学・地球化学・合成有機化学を融合した研究を展開する。第１の課題は前生物世界での特異的リン元素サイクルの解明である。特に大陸のなかった初期地球では海底の玄武岩がリンの元素循環のスタートであったことを示す。これは主に海外から採集された岩石試料の分析を通して行う。第２の課題では初期地球リン循環に対して隕石衝突の果たした役割を明らかにする。リン酸が還元的リンに変わりうることや、衝突で特有のリン鉱物を形成しうることを示す。この課題は名古屋大学との共同研究として行う。第３の課題の中で初期地球海水中に「リン酸」だけでなく「還元的リン」が存在していたのかを検証する。さらに前生物的世界の堆積物内部リン再循環を通して、リン酸がリボースなどと反応し、AT Pが生成された可能性を実験的に実証するのが第４の課題である。これら研究を介して生命の起源に関する新しいシナリオを構築する。

在包括现在和早期地球在内的生物所实现的化学反应能力中，最重要的是能量储能和运输能力，并且由P（三磷酸腺苷）进行。为了在地球早期的初步世界中产生ATP，有必要从岩石区域提供磷并将其与有机物融合在一起。但是，地球早期的磷，元素周期和化学状态的来源仍然未知。这项研究重点是这种磷问题，并发展了研究。这表明，磷在初始表面环境中经历了“特定”元素循环，并且在其末端位置形成了ATP。为了进行研究，将设定以下四个问题，并将进行研究，以结合矿物学，地球化学和合成有机化学。第一个问题是阐明生物前世界中的特定磷元素周期。特别是，在没有大洲的早期地球上，海床上的玄武岩是磷元素循环的起点。这主要是通过分析从海外收集的岩石样品来完成的。第二个任务将阐明陨石影响对早期地球磷循环的作用。它表明磷酸可以转化为还原性磷，并且可以在碰撞中形成独特的磷矿物质。这项任务将与名古屋大学一起作为一个联合研究项目。在第三期中，我们将研究不仅在地球海水中是否存在“磷酸盐”，而且还要“还原磷”。此外，第四个挑战是通过实验证明磷酸盐通过益生元世界中沉积性磷的磷回收与核糖和其他物质反应的可能性，从而导致ATP产生。通过这些研究，我们将构建有关生命起源的新场景。