蛇紋岩化反応に依存した原始的微生物の生態に基づく地球外生命探査の最適化

基于依赖蛇纹石化反应的原始微生物生态学优化寻找外星生命

• 批准号: 22KJ0588
• 负责人: 末岡 優里
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-06-29 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0588/
• 关键词: 岩石ー水相互作用; 蛇紋岩化反応; 地下微生物; 地球外生命探査

生命が誕生した可能性が高い天体の一つである火星は、地球と類似した惑星の形成・進化過程を経ており、その地殻は地球の海洋地殻と類似した玄武岩質溶岩で構成される。地下深部には液体状の水の存在が示唆されており、生命の生存を支える岩石-水反応が起きていた可能性がある。現在火星では、生命探査を目的とした岩石試料のサンプルリターン計画が進行中であるが、岩石内部に生息する生命に対する知見や分析技術は、未だ乏しい。本研究では、地球における火星アナログ試料として海洋地殻上部の玄武岩質溶岩から得た玄武岩コアを用い、岩石内生命検出手法の開発・改良および岩石内生命の生態系について調査を行う。本年度は、これまでの研究で新規に開発したDNA染色剤を用いた岩石内生命の検出技術をさらに発展させるため、玄武岩コア試料に対して赤外分光法を用い、複数のアプローチから、より簡便で信頼性の高い生命検出手法を検討し、岩石試料中の粘土鉱物/有機物と微生物の空間的分布および関連性を評価するための基盤を整えた。赤外分光分析は、試料中の蛍光物質による干渉を受けないため、ラマン分光分析では確認できない構造を検出できる利点がある。サブミクロンの高分解能を持つO-PTIRを用いて局所赤外分光分析を行ったところ、岩石薄片中で微生物細胞に特徴的なスペクトルを得ることができた。また、赤外顕微鏡を用いた分析では、岩石薄片中の鉱物分布および組成の差異を反映したスペクトルを得ることができた。これらの成果は、今後さらに詳細に行う微生物解析や鉱物解析において、生体分子の効率的な検出に加え、蛇紋岩化反応に伴う非生物学的有機物の生成が示唆される蛇紋石や、有機物を濃集する効果を持つ粘土鉱物を見分ける際に非常に有用であると考える。また、玄武岩コアの水簸試料からDNAを抽出して16S rRNA解析を行い、微生物の群集組成も並行して調査中である。

火星是生命可能起源的天体之一，经历了与地球类似的行星形成和演化过程，其地壳由与地球洋壳类似的玄武岩熔岩组成。有人认为地下深处存在液态水，并且可能已经发生了支持生命生存的岩石-水反应。目前正在火星上进行岩石样本取样返回计划，以寻找生命，但仍然缺乏对岩石内部生命的了解和分析技术。在这项研究中，我们将开发和改进检测岩石中生命的方法，并利用从上洋壳玄武岩熔岩中获得的玄武岩岩心作为地球上的火星模拟样本来研究岩石中生命的生态系统。今年，为了进一步开发使用新开发的 DNA 染色剂检测岩石中生命的技术，我们将在玄武岩岩心样本上使用红外光谱，以便通过多种方法更轻松地检测生命，我们研究了可靠的生命检测方法。为评价岩石样品中粘土矿物/有机质与微生物的空间分布及关系奠定了基础。红外光谱的优点是能够检测拉曼光谱无法确认的结构，因为它不受样品中荧光物质的干扰。通过使用具有高亚微米分辨率的 O-PTIR 进行局部红外光谱，我们能够获得岩石薄片中微生物细胞的光谱特征。此外，使用红外显微镜的分析使我们能够获得反映岩石切片中矿物分布和成分差异的光谱。这些结果将允许有效检测生物分子以及蛇纹石和有机物的检测，这表明在未来更详细的微生物和矿物分析中，与蛇纹石化反应相关的非生物有机物的产生。对于识别具有浓缩作用的粘土矿物非常有用。此外，还从淘洗玄武岩岩心样品中提取DNA并进行16S rRNA分析，并对微生物群落组成进行研究。