シリカ-アミノ酸相互作用の実験的研究

アミノ酸の脱水-重合化は生命の化学進化にとって不可欠な過程である.しかしながら,この反応は熱力学的に不利であり,水溶液中ではほとんど進行しない.一方地球表層では鉱物や塩などの様々な水和反応が進行しており,これらの反応は多くの場合熱力学的に有利である.このため,もしアミノ酸の重合化(例えば2Gly→GlyGly+H_2O)が鉱物や塩の水和化(例えばM+H_2O→M・H_2O)と水分子を介して結びつけば(例えば2Gly+M→GlyGly+M・H_2O),この熱力学的問題が解決される可能性がある.この可能性を検証するため,本研究ではまず単純な水分子の取り込みによって水和する4種の無水塩(MgSO_4, SrCl_2, BaCl_2, Li_2SO_4)を用い,最も構造が単純なアミノ酸であるGlyとの水和-脱水相互作用を実験的に調べた.実験では,各Glyと塩との混合物の140℃での最大20日間の加熱行った.HPLCを用いた分析によって,Glyの重合化は塩との混合により大きく促進され,促進効果はMgSO_4>SrCl_2>BaCl_2<Li_2SO_4の順となることが分かった.GlyとMgSO_4との混合物からは6量体までの重合物が確認され,20日間の加熱により合計の重合量は初期のGly量の7%にまで達した.この合計量はGlyのみを加熱した場合に比べて約200倍多かった.次にGlyとMgSO_4との混合物のXRD測定を行ったところ,加熱によりMgSO_4・H_20の生成が確認された.これらの結果はGlyと塩との水和-脱水相互作用が起こったことを示している.またGlyの重合化は,混合した塩がより大きい負の水和Δ_rG^oを持つほどより進行するどいう傾向が得られた.この傾向はGly重合化への鉱物や塩の促進効果を見積もるための指標の1つとして利用できる可能性がある.

アミノ酸の脱水-重合化は生命の化学進化にとって不可欠な過程である.しかしながら,この反応は熱力学的に不利であり,水溶液中ではほとんど進行しない.一方地球表層では鉱物や塩などの様々な水和反応が進行しており,これらの反応は多くの場合熱力学的に有利である.このため,もしアミノ酸の重合化(例えば2Gly→GlyGly+H_2O)が鉱物や塩の水和化(例えばM+H_2O→M・H_2O)と水分子を介して結びつけば(例えば2Gly+M→GlyGly+M・H_2O),この熱力学的問題が解決される可能性がある.この可能性を検証するため,本研究ではまず単純な水分子の取り込みによって水和する4種の無水塩(MgSO_4, SrCl_2, BaCl_2, Li_2SO_4)を用い,最も構造が単純なアミノ酸であるGlyとの水和-脱水相互作用を実験的に調べた.実験では,各Glyと塩との混合物の140℃での最大20日間の加熱行った.HPLCを用いた分析によって,Glyの重合化は塩との混合により大きく促進され,促進効果はMgSO_4>SrCl_2>BaCl_2<Li_2SO_4の順となることが分かった.GlyとMgSO_4との混合物からは6量体までの重合物が確認され,20日間の加熱により合計の重合量は初期のGly量の7%にまで達した.この合計量はGlyのみを加熱した場合に比べて約200倍多かった.次にGlyとMgSO_4との混合物のXRD測定を行ったところ,加熱によりMgSO_4・H_20の生成が確認された.これらの結果はGlyと塩との水和-脱水相互作用が起こったことを示している.またGlyの重合化は,混合した塩がより大きい負の水和Δ_rG^oを持つほどより進行するどいう傾向が得られた.この傾向はGly重合化への鉱物や塩の促進効果を見積もるための指標の1つとして利用できる可能性がある.