光合成生物の分子化石を用いた白亜紀絶滅境界の有光層内無酸素環境形成機構の解明

利用光合生物分子化石阐明白垩纪灭绝边界光层缺氧环境的形成机制

基本信息

批准号：
06J10779
负责人：
柏山祐一郎
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年に引き続き、中部イタリアで得られた、白亜紀中期の海洋無酸素事変(OAE)時にテチス海西部に堆積した黒色頁岩試料について、様々な構造を持つ化石ポルフィリンを抽出・分析した。その結果、光合成生物一般を起源とするポルフィリン(DPEP)について、(a)窒素同位体組成は窒素固定を行うシアノバクテリアに特徴的な値を示し、(b)炭素同位体組成はシアノバクテリアなどにみられる基質炭酸の細胞内への能動輸送やPEPE酵素を用いた炭素同化が、当時の光合成一次生産において重要であったことを示唆した。さらに、藻類だけが持つクロロフィルbやクロロフィルcを期限とするポルフィリンが確認され、それらの安定同位体組成は、これら真核藻類が窒素固定生物と親密な関係にあったことを示した。よって、OAE当時の海洋では、窒素固定シアノバクテリアが供給する窒素に依存する生態系が存在したことが示された。OAE黒色頁岩試料からは、ヘムを起源とする構造を示すポルフィリンが見いだされた。このポルフィリンの窒素と炭素の同位体組成は、クロロフィルを起源とするそれらとは大きく異なる同位体組成を示した。このことは、従来決着がなされていなかった化学構造だけに基づくこの化合物の起源に関する議論に決定的な証拠を提示するものであり、また、新しい古環境指標としての大きな可能性を示すものである。

继去年之后，从意大利中部获取并在白垩纪中期海洋缺氧事件（OAE）期间沉积在特提斯海西部的黑色页岩样本中提取并分析了具有各种结构的化石卟啉。结果，对于一般源自光合生物的卟啉（DPEP），（a）氮同位素组成显示出固氮蓝藻的特征值，（b）碳同位素组成显示出固氮蓝细菌的特征值。这表明底物碳酸盐主动转运到细胞中以及使用 PEPE 酶进行碳同化在当时的初级光合作用生产中非常重要。此外，还鉴定出了仅在藻类中发现的含有叶绿素b和叶绿素c的卟啉，其稳定同位素组成表明这些真核藻类与固氮生物具有密切的关系。这表明在OAE发生时，海洋中存在依赖固氮蓝藻提供氮的生态系统。在 OAE 黑色页岩样品中发现了具有源自血红素结构的卟啉。这种卟啉的氮和碳同位素组成与叶绿素的氮和碳同位素组成显着不同。这为之前仅根据其化学结构有关该化合物起源的争论提供了决定性的证据，也表明了其作为新的古环境指标的巨大潜力。