2024-07-10 九州大学
理学研究院 奈良岡 浩 教授
ポイント
- 小惑星リュウグウには、水と親和性に富む有機酸群（シュウ酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、ピルビン酸、乳酸、メバロン酸など65種を新たに同定）および窒素分子群（有機―無機複合体のアルキル尿素などを含む19種を新たに同定）が、多数存在することを明らかにした。分子進化の源流となるアミノ酸や核酸塩基などの前駆物質の存在を明らかにし、多様な原材料の一次情報を示した。
- 水に対して敏感な応答性を示すマロン酸（ジカルボン酸）の互変異性を評価し、小惑星リュウグウは、かつて水に満ちた天体であった証拠を示した。小惑星リュウグウの二つのサンプリングサイトの軽元素存在度（炭素、窒素、水素、酸素、硫黄）と安定同位体組成、ならびに、可溶性有機物を総括し、水―有機物―鉱物相互作用による化学進化の記録を捉えた。
- 本成果は、元素レベルと分子レベルの先鋭的な分析技術と先進的な物質科学の相乗効果によるもので、小惑星ベンヌとの比較考察に重要な評価基準になる。太陽系における始原物質の存在形態と分子多様性の性状を提供し、非生命的な化学進化の源流を探求する上で重要な知見となる。
概要
国立研究開発法人海洋研究開発機構（理事長 大和 裕幸、以下「JAMSTEC」という。）海洋機能利用部門 生物地球化学センターの高野 淑識（よしのり）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）、国立大学法人九州大学大学院理学研究院の奈良岡 浩 教授、アメリカ航空宇宙局（NASA）のジェイソン・ドワーキン主幹研究員らの国際共同研究グループは、慶應義塾大学先端生命科学研究所、ヒューマン・メタボローム・テクノロジーズ株式会社、国立大学法人 北海道大学、国立大学法人 東北大学、国立大学法人 広島大学、国立大学法人 名古屋大学、国立大学法人 京都大学、国立大学法人 東京大学大学院理学系研究科の研究者らとともに、小惑星リュウグウのサンプルに含まれる可溶性成分を抽出し、精密な化学分析を行いました。水と親和性に富む有機酸群（新たに発見されたモノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸、ヒドロキシ酸など）や含窒素化合物など総計84種の多種多様な化学進化の現況と水質変成（＊１）の決定的な証拠を明らかにしました（図1）。その中には、シュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、ピルビン酸、乳酸、メバロン酸などのほか、有機―無機複合体であるアルキル尿素分子群を含んでおり、物理因子と化学因子のみが支配する化学進化の源流が明らかになりました。次に、二つのタッチダウンサンプリングサイトの有機物を構成する軽元素組成（炭素、窒素、水素、酸素、硫黄）および安定同位体組成、分子組成、含有量などの有機的な物質科学性状を総括しました（図2）。
本成果は、初期太陽系の化学進化の一次情報を提供するとともに、非生命的な有機分子群が最終的に生命誕生に繋がる進化の過程をどのように導いたかという大きな科学探究を理解する上で、重要な知見となります。
本研究は、科研費 国際共同研究加速基金（国際共同研究強化, 課題番号：21KK0062）、北海道大学 低温科学研究所共同プロジェクトほか、研究助成の支援を受けて実施されました。
本成果は、2024年7月10日付（日本時間18時）で科学誌「Nature Communications」に掲載されました。
図：小惑星リュウグウの水に満ちた化学進化の源流と水質変成の証拠を伝える巻物：
アミノ酸や核酸塩基の原材料を含む多種多様な進化の様子を示した
用語解説
＊１ リュウグウの水質変成：リュウグウは、太陽系全体の化学組成を保持した最も始原的な天体の一つです。そこでは、「水質変成」と呼ばれる水―鉱物―有機物の相互作用によって、初期物質である元素や分子の進化の過程が考えられていました。本報告では、水質変成の分子履歴を復元するために、可溶性成分の親水性分子群の定性的かつ定量的な評価を行いました。
論文情報
タイトル：Primordial aqueous alteration recorded in water-soluble organic molecules from the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu
著者： 高野 淑識1,2*, 奈良岡 浩3, Jason P. Dworkin4, 古賀 俊貴1, 佐々木 一謹2,5, 佐藤基5, 大場 康弘6, 小川 奈々子1, 吉村 寿紘1, 濵瀬 健司3, 大河内 直彦1, Eric T. Parker4, José C. Aponte4, Daniel P. Glavin4, 古川 善博7, 青木 淳賢8, 可野 邦行8, 野村 慎一郎7, Francois-Regis Orthous-Daunay9, Philippe Schmitt-Kopplin10,11,4, Hayabusa2-initial-analysis SOM team*, 圦本 尚義6, 中村 智樹7, 野口 高明12, 岡崎 隆司3, 薮田 ひかる13, 坂本 佳奈子14, 矢田 達14, 西村 征洋14, 中藤 亜衣子14, 宮崎 明子14, 与賀田 佳澄14, 安部 正真14, 岡田 達明14, 臼井 寛裕14, 吉川 真14, 佐伯 孝尚14, 田中 智14, 照井 冬人15, 中澤 暁14, 渡邊 誠一郎16, 津田 雄一14, 橘 省吾14,8
* 責任著者
1. 海洋研究開発機構、2. 慶應義塾大学、3. 九州大学、4. NASA Goddard Space Flight Center、5. ヒューマン・メタボローム・テクノロジーズ株式会社、6. 北海道大学、7. 東北大学、8. 東京大学、9. Université Grenoble Alpes、10. Technische Universität München、11. Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics、12. 京都大学、13. 広島大学、14. 宇宙航空研究開発機構、15. 神奈川工科大学、16. 名古屋大学
DOI: 10.1038/s41467-024-49237-6
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