Oxygen isotope compositions of phosphate as an inorganic biomarker for microbial phosphorus metabolism

磷酸盐的氧同位素组成作为微生物磷代谢的无机生物标志物

基本信息

批准号：
22K03799
负责人：
山口耕生
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toho University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03799/
关键词：
リン酸酸素同位体地球史バイオマーカー

项目摘要

生命の進化を考える上で、リン代謝の痕跡を地質学的試料から探ることは極めて重要である。しかしながら、有機地球化学分析に基づく有機バイオマーカーには、リン代謝の記録は残りにくいだけでなく、堆積後の続成作用や変成作用や試料採取や化学分析等の際に様々な汚染（コンタミネーション）を被りやすい（e.g., Brocks et al. 1999）という問題がある。リン酸塩鉱物の酸素同位体組成は、リン代謝を把握するための無機バイオマーカーとして、非常に有用なツールである。リン酸塩鉱物は、形成後の同位体交換反応も極力抑えられる。上記のような「試料汚染」は受けにくいものの、分析の際に複雑で多段階の化学分離と精製が必要となるため、残念ながら普及していない。そこで本研究では、リン酸塩の酸素同位体組成の測定法の高精度化・簡便化・迅速化を主な目的とした研究を提案する。この手法を、太古代～原生代の堆積岩掘削試料に応用することによってリン代謝の痕跡と古海水温を探り、白亜紀末の恐竜大絶滅の原因となった天体衝突の爆心地の試料に応用して生態系復活のバイオマーカーとして用いる。上記目的を達成するため、以下の系統的な実験計画を策定した。１）従来分析法の論理的再検討に基づく改良分析法の提案；２）各精製段階でのリン酸塩の回収率と酸素同位体組成の測定；３）各精製段階での不純物量の定量と酸素同位体組成の測定；４）酸素同位体組成が既知のリン酸の添加回収実験の実施；５）標準岩石試料の繰り返し分析によるラボ用標準試料の確立；６）実試料の分析。本年度は、上記項目の１、２を実施することができた。

在考虑生命的进化时，在地质样本中寻找磷代谢的痕迹极其重要。然而，基于有机地球化学分析的有机生物标志物不仅难以记录磷代谢，而且在沉积后成岩作用和变质作用以及样品采集和化学分析过程中含有各种污染物）（例如，Brocks等。等，1999）。磷酸盐矿物的氧同位素组成是了解磷代谢的无机生物标志物的非常有用的工具。磷酸盐矿物还可以最大限度地减少形成后的同位素交换反应。尽管它不太容易受到上述“样品污染”的影响，但不幸的是它并没有被广泛使用，因为它在分析过程中需要复杂的、多步骤的化学分离和纯化。因此，在本研究中，我们提出一项研究，其主要目的是提高磷酸盐氧同位素组成测量方法的精度、简单性和速度。通过将该方法应用于太古宙至元古代时期出土的沉积岩样本，我们将探索磷代谢和古海水温度的痕迹，并将该方法应用于最终导致恐龙灭绝的天体撞击震中的样本用作白垩纪生态系统恢复的生物标志物。为了实现上述目标，我们制定了以下系统的实验计划。 1) 基于对传统分析方法的逻辑重新审查提出改进的分析方法； 2) 测量每个纯化步骤的磷酸盐回收率和氧同位素组成； 3) 量化每个纯化步骤的杂质含量；已知氧同位素组成的磷酸的添加和回收实验； 5) 通过对标准岩石样品的重复分析建立实验室标准样品； 6) 实际样品的分析。今年，我们能够实现上述第1和第2项。