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炭素質隕石から遺伝子の主要核酸塩基5種すべてを検出

 
~地球上での生命の起源・遺伝機能の前生物的な発現に迫る~

公開日:2022.04.27

 

研究成果 Physics & Chemistry

ポイント

  • 最古の太陽系物質である炭素質隕石から,遺伝子の主要核酸塩基5種すべての検出に初めて成功。
  • 生命誕生前の物質進化の過程のうち,初生的な遺伝機能の発現候補となる分子進化を解く鍵になる。
  • 炭素質小惑星探査「はやぶさ2」「OSIRIX-REx」による地球帰還サンプルからも検出が期待。

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,九州大学大学院理学研究院の奈良岡浩教授,東北大学大学院理学研究科の古川善博准教授らの研究グループは,最古の太陽系物質である炭素質隕石から,全ての生物のDNA・RNAに含まれる核酸塩基5種(ウラシル,シトシン,チミン,アデニン,グアニン)すべての同時検出に世界で初めて成功しました。

 生命誕生前の原始地球上でどのように最初の生命が誕生したのか,という科学における究極の謎について,炭素質隕石や彗星など地球外物質によって供給された有機化合物がその材料となったという説が提唱されています。しかし,生命の遺伝機能を担うDNAやRNAの構成成分,核酸塩基については地球外物質からの検出例が少なく,地球上での初生的な遺伝物質の分子情報や生成機構を含め複素環分子*1の多様性に関する基礎情報は,断片的な記載にとどまっていました。

 本研究では,独自に開発した高精度な核酸塩基分析手法を駆使して,マーチソン隕石やタギッシュレイク隕石など3種の炭素質隕石から前生物的な遺伝子の候補となる核酸塩基5種すべてを含む18種類の核酸塩基類を網羅的に検出することに世界で初めて成功しました。それら核酸塩基の種類や存在量の分析により,少なくともその一部は太陽系形成前の星間分子雲という環境で生成した可能性が示されました。本成果によって,生命誕生前にも多様な核酸塩基類が地球上に供給されていたことが強く示唆され,始原的な分子進化における最初の遺伝機能発現の過程を読み解く鍵になると期待されています。

 なお,本研究成果は,日本時間2022年4月27日(水)公開のNature Communications誌にhighlighting paperとして掲載されました。

隕石による原始地球への核酸塩基の供給に関するイメージ図 (Credit: NASA Goddard/CI Lab/Dan Gallagher)

用語解説

 *1 窒素複素環化合物 : 核酸塩基のように窒素原子が環状化合物の基本骨格の一部を構成する有機化合物のこと。

論文情報

論文名:Identifying the wide diversity of extraterrestrial purine and pyrimidine nucleobases in carbonaceous meteorites(炭素質隕石中のプリン・ピリミジン塩基の多様性の発見)
著者名:大場康弘1 ,高野淑識2 ,古川善博3 ,古賀俊貴2,ダニエル・グラビン4,ジェイソン・ドワーキン4,奈良岡浩5(1北海道大学低温科学研究所,2海洋開発研究機構,3東北大学大学院理学研究科,4アメリカ航空宇宙局(NASA)ゴダード宇宙飛行センター,5九州大学大学院理学研究院)
雑誌名:Nature Communications
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-29612-x
公表日:日本時間2022年4月27日(水)午前0時(米国東部夏時間2022年4月26日(火)午前11時)(オンライン公開)

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