分子雲/原始惑星系/彗星で生成する核酸塩基構造異性体は生命の進化に寄与したか？

分子云/原行星系统/彗星中产生的核碱基结构异构体是否有助于生命的进化？

• 批准号: 19K21885
• 负责人: 前澤 裕之
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-28 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K21885/
• 关键词: 電波天文学; 核酸塩基; プラズマ; テラヘルツ分光; アストロバイオロジー; 超伝導検出素子; 質量分析; 量子化学計算; 核酸塩基/DNA/RNA; 突然変異; 星間物質; 電波天文学; 核酸塩基; プラズマ; テラヘルツ分光; アストロバイオロジー; 超伝導検出素子; 質量分析; 量子化学計算; 核酸塩基/DNA/RNA; 突然変異; 星間物質

アミノ酸と核酸塩基は共に生命に必須の生体高分子である。アミノ酸は、隕石でも地球の生物と同様のキラリティの偏りが検出されており、またその前駆体も分子雲・星形成領域で観測されていることから、宇宙起源の可能性についても広く議論されている。一方で核酸塩基については、隕石からも検出はされているものの、宇宙での生成過程は未解明となっている。核酸塩基には、リボ核酸(RNA)やデオキシリボ核酸(DNA)内のヌクレオチドを構成するアデニン(A)やグアニン(G)などのプリン塩基、シトシン(C)、チミン(T)などのピリミジン塩基が存在する。本研究では、比較的温度の高い原始惑星系円盤や彗星などの環境を想定したプラズマ放電により、生成される核酸塩基を含めた生体高分子の形成過程を探るため、ダストプラズマのミリ/テラヘルツ分光診断システムを開発し、計測のアルゴリズムも改良して、ラジカルを含めた微量分子のスペクトルの検出に成功した。また、形成過程を探索するため、ポテンシャルの非調和下方歪みを利用した超球面探索法SHS・非調和歪追跡法ADDFを実装した量子化学計算を実施した。さらに、形成された特殊な高分子の生命・環境への影響を調べるため、サルモネラ菌や大腸菌などの原核細胞/嫌気性生物や、真核生物/好気性生物のin vitroの動物培養細胞生物等を用いたDNAの損傷に伴う姉妹染色分体交換による染色体異常の観察やAMES試験などの突然変異原性試験を行い、実験条件を明らかにするとともに手法を確立した。また分光計測のためのTHzヘテロダイン分光素子の製作環境をクリーンルームに立ち上げた。

氨基酸和核仁酶都是生命必不可少的生物聚合物。手性的偏见与陨石中的陨石相同，并且在分子云和恒星形成区域也观察到它们的前体，从而可以源自宇宙世界。另一方面，尽管已经在陨石中检测到核碱基，但尚未阐明空间中的生产过程。核碱基包括嘌呤碱，例如腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），它们在核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）中构成核苷酸，以及嘧啶基碱（例如细胞儿童）（C）（C）和胸腺胺（T）。在这项研究中，为了探索生物聚合物的形成过程，包括血浆放电产生的核碱基，假定是相对热的原生膜磁盘或彗星，我们开发了一个milli/terahertz光谱诊断系统，用于粉尘等离子体，并改善了测量值的群体，以成功地检测分子的群体。此外，使用超球形搜索方法SHS和Anharmonic应变方法ADDF进行了量子化学计算，该方法利用了电势的非谐波向下变形。此外，为了研究形成的特殊聚合物对生命和环境的影响，使用原核细胞/厌氧生物（例如沙门氏菌和埃舍里希菌大肠杆菌）进行了诱变性测试，以及在体外动物培养的细胞生物体的体外动物培养的细胞生物，对诸如Amses and Ammes and Ammes and and Amames and Amames and Amames and Amames tests and Amames and and Amames and and Amames and and asmests and Ammess and Ammess and Ammess and Ammess and Amamess and and Amamess Tests。此外，在洁净室中建立了THZ杂项光谱设备的生产环境。