研究者詳細

顔写真

カケガワ　タケシ
掛川　武
Takeshi Kakegawa
所属
大学院理学研究科　地学専攻　地球惑星物質科学講座
職名
教授
学位

  • 理学博士（Ph.Ｄ）（ペンシルバニア州立大学）

  • 理学修士（ペンシルバニア州立大学）

経歴 2

  • 2010年9月 ～ 2021年6月
    東北大学　大学院理学研究科　教授

  • 2001年7月 ～ 2010年8月
    東北大学大学院理学研究科地学専攻 准教授

委員歴 33

  • 日本学術会議　連携会員

    2021年4月 ～ 継続中

  • 日本掘削科学コンソーシア　ICDP部会委員

    2020年4月 ～ 継続中

  • 日本地球惑星科学連合　PEPS編集委員

    2018年10月 ～ 継続中

  • 日本岩石鉱物鉱床学会　編集委員

    2000年4月 ～ 継続中

  • Geological Society of America　campus representative

    1999年10月 ～ 継続中

  • 日本地球惑星科学連合　理事

    2024年6月 ～ 2026年5月

  • 資源地質学会　評議委員

    2024年6月 ～ 2026年5月

  • Universiti Malaya　外部評価委員

    2020年8月 ～ 2024年7月

  • 日本地球惑星科学連合　地球生命セクションプレジデント

    2022年6月 ～ 2024年5月

  • 東北大学教育研究評議会　評議委員

    2021年4月 ～ 2023年3月

  • 資源地質学会　評議委員

    2020年5月 ～ 2022年5月

  • 地球惑星科学連合　理事

    2020年5月 ～ 2022年4月

  • 国際地球化学会　Science Committee for Goldschmidt 2022

    2021年4月 ～ 2022年3月

  • 生命の起源と進化学会　評議委員

    2020年4月 ～ 2022年3月

  • 日独先端科学シンポジウム　JSPS専門委員

    2016年4月 ～ 2020年3月

  • Geochemical Society　Selection committee

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • Goldschmidt Conference 2016　セッションコーディネーター

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • Japan Astrobiology Newwork 仙台大会　LOC

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • 日本地球惑星関連学会　地球生命セクションボードメンバー

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • 日本地球惑星関連学会　連合財務委員

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • Geochemical Society　Selection committee

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • Goldschmidt Conference 2016　セッションコーディネーター

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • Japan Astrobiology Newwork 仙台大会　LOC

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • 日本地球惑星関連学会　地球生命セクションボードメンバー

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • 日本岩石鉱物鉱床学会　編集委員

    2016年4月 ～ 2017年3月

  • Geochemical Society　Selection Committee

    2016年4月 ～ 2016年12月

  • Geochemical Society　Selection Committee

    2016年4月 ～ 2016年12月

  • 日本地球惑星連合　代議委員

    2011年4月 ～ 2016年3月

  • 日本地球惑星連合　代議委員

    2011年4月 ～ 2016年3月

  • Geochemical Society　会長選考委員

    2012年4月 ～ 2015年6月

  • Geochemical Society　会長選考委員

    2012年4月 ～ 2015年6月

  • 日本地球惑星連合　代議委員

    2011年4月 ～ 2012年3月

  • Integrated Ocean Drilling Program　Science Planning Group Member

    2009年12月 ～ 2011年12月

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所属学協会 8

  • The Honor Society Phi Kappa Phi

  • 生命の起源と進化学会

  • 日本地球化学会

  • 資源地質学会

  • 日本岩石鉱物鉱床学会

  • Geochemical Society

  • Geological Society of America

  • American Geophysical Union

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研究キーワード 5

  • 極限環境微生物

  • 安定同位体

  • 海底熱水

  • 初期地球

  • 生命起源

研究分野 3

  • 自然科学一般 / 固体地球科学 / 地質学

  • 自然科学一般 / 宇宙惑星科学 / 地球化学

  • 自然科学一般 / 固体地球科学 / 岩石学

受賞 3

  1. チャールズ ホスラー アルムナイ スカラー メダル

    2024年9月　ペンシルヴァニア州立大学

  2. Almuni Fellow

    2021年6月　Pennsylvania State University

  3. Phi Kappa Phi Fellow

    1992年2月　Phi Kappa Phi　優秀学生賞

論文 169

  1. Archaean green-light environments drove the evolution of cyanobacteria’s light-harvesting system

    Taro Matsuo, Kumiko Ito-Miwa, Yosuke Hoshino, Yuri I. Fujii, Satomi Kanno, Kazuhiro J. Fujimoto, Rio Tsuji, Shinnosuke Takeda, Chieko Onami, Chihiro Arai, Yoko Yoshiyama, Yoshihisa Mino, Yuki Kato, Takeshi Yanai, Yuichi Fujita, Shinji Masuda, Takeshi Kakegawa, Hideaki Miyashita

    Nature Ecology & Evolution　2025年2月18日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41559-025-02637-3 　

    eISSN：2397-334X

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    Abstract Cyanobacteria induced the great oxidation event around 2.4 billion years ago, probably triggering the rise in aerobic biodiversity. While chlorophylls are universal pigments used by all phototrophic organisms, cyanobacteria use additional pigments called phycobilins for their light-harvesting antennas—phycobilisomes—to absorb light energy at complementary wavelengths to chlorophylls. Nonetheless, an enigma persists: why did cyanobacteria need phycobilisomes? Here, we demonstrate through numerical simulations that the underwater light spectrum during the Archaean era was probably predominantly green owing to oxidized Fe(III) precipitation. The green-light environments, probably shaped by photosynthetic organisms, may have directed their own photosynthetic evolution. Genetic engineering of extant cyanobacteria, simulating past natural selection, suggests that cyanobacteria that acquired a green-specialized phycobilin called phycoerythrobilin could have flourished under green-light environments. Phylogenetic analyses indicate that the common ancestor of modern cyanobacteria embraced all key components of phycobilisomes to establish an intricate energy transfer mechanism towards chlorophylls using green light and thus gained strong selective advantage under green-light conditions. Our findings highlight the co-evolutionary relationship between oxygenic phototrophs and light environments that defined the aquatic landscape of the Archaean Earth and envision the green colour as a sign of the distinct evolutionary stage of inhabited planets.

  2. One-pot synthesis of non-canonical ribonucleosides and their precursors from aldehydes and ammonia under prebiotic Earth conditions

    Yuta Hirakawa, Hidenori Okamura, Fumi Nagatsugi, Takeshi Kakegawa, Yoshihiro Furukawa

    Geochimica et Cosmochimica Acta　2024年11月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.gca.2024.11.006 　

    ISSN：0016-7037

  3. Primary Fe isotope signatures record oxidative precipitation in 3.2 Ga ferruginous siliciclastic sedimentary rocks deposited in a shallow ocean environment

    Ryohei Suzumeji, Tsubasa Otake, Daizo Yamauchi, Yoko Ohtomo, Takeshi Kakegawa, Christoph Heubeck, Shin ichi Yamasaki, Tsutomu Sato

    Precambrian Research　413　2024年10月

    DOI： 10.1016/j.precamres.2024.107574 　

    ISSN：0301-9268

  4. Ultrahigh-resolution imaging of biogenic phosphorus and molybdenum in palaeoproterozoic gunflint microfossils

    Sasaki, K, Ishida, A, Kakegawa, T, Takahata, N, Sano, Y

    Scientific Reports　14　(1)　2024年9月20日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1038/s41598-024-72191-8 　

    eISSN：2045-2322

  5. BASE (Barberton Archean Surface Environments) – drilling Paleoarchean coastal strata of the Barberton Greenstone Belt

    Christoph Heubeck, Nic Beukes, Michiel de Kock, Martin Homann, Emmanuelle J. Javaux, Takeshi Kakegawa, Stefan Lalonde, Paul Mason, Phumelele Mashele, Dora Paprika, Chris Rippon, Mike Tice, Rodney Tucker, Ryan Tucker, Victor Ndazamo, Astrid Christianson, Cindy Kunkel

    Scientific Drilling　2024年6月18日

    DOI： 10.5194/sd-33-129-2024 　

  6. Hexose phosphorylation for a non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway on early Earth

    Yuta Hirakawa, Takeshi Kakegawa, Yoshihiro Furukawa

    Scientific Reports　14　(1)　2024年1月2日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41598-023-50743-8 　

    eISSN：2045-2322

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    Abstract Glycolysis and pentose phosphate pathways play essential roles in cellular processes and are assumed to be among the most ancient metabolic pathways. Non-enzymatic metabolism-like reactions might have occurred on the prebiotic Earth and been inherited by the biological reactions. Previous research has identified a part of the non-enzymatic glycolysis and the non-enzymatic pentose phosphate pathway from glucose 6-phosphate and 6-phosphogluconate, which are intermediates of these reactions. However, how these phosphorylated molecules were formed on the prebiotic Earth remains unclear. Herein, we demonstrate the synthesis of glucose and gluconate from simple aldehydes in alkaline solutions and the formation of glucose 6-phosphate and 6-phosphogluconate with borate using thermal evaporation. These results imply that the initial stages of glycolysis-like and pentose phosphate pathway-like reactions were achieved in borate-rich evaporative environments on prebiotic Earth, suggesting that non-enzymatic metabolism provided biomolecules and their precursors on prebiotic Earth.

  7. Abiotic formation of glycine-alanine peptides in alkaline evaporative environments

    Jonathan Stimmer, Takeshi Kakegawa, Yoshihiro Furukawa

    GEOCHEMICAL JOURNAL　2024年

    DOI： 10.2343/geochemj.GJ24018 　

  8. Abiotic Ribose Synthesis Under Aqueous Environments with Various Chemical Conditions

    Chinatsu Ono, Sako Sunami, Yuka Ishii, Hyo Joong Kim, Takeshi Kakegawa, Steven A. Benner, Yoshihiro Furukawa

    Astrobiology　2024年

    DOI： 10.1089/ast.2023.0071 　

    ISSN：1531-1074

  9. Boron-assisted abiotic polypeptide synthesis. 国際誌

    Yuki Sumie, Keiichiro Sato, Takeshi Kakegawa, Yoshihiro Furukawa

    Communications chemistry　6　(1)　89-89　2023年5月11日

    DOI： 10.1038/s42004-023-00885-7 　

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    The emergence of proteins and their interactions with RNAs were a key step in the origin and early evolution of life. The abiotic synthesis of peptides has been limited in short amino acid length and is favored in highly alkaline evaporitic conditions in which RNAs are unstable. This environment is also inconsistent with estimated Hadean Earth. Prebiotic environments rich in boron are reportedly ideal for abiotic RNA synthesis. However, the effects of boron on amino acid polymerization are unclear. We report that boric acid enables the polymerization of amino acids at acidic and near-neutral pH levels based on simple heating experiments of amino acid solutions containing borate/boric acid at various pH levels. Our study provides evidence for the boron-assisted synthesis of polypeptides in prebiotically plausible environments, where the same conditions would allow for the formation of RNAs and interactions of primordial proteins and RNAs that could be inherited by RNA-dependent protein synthesis during the evolution of life.

  10. Abiotic formation of ribose 5'-phosphate from ribose and apatite with carbonate- and formate-rich solutions

    Masaya Takabayashi, Yuta Hirakawa, Takeshi Kakegawa, Yoshihiro Furukawa

    GEOCHEMICAL JOURNAL　57　(5)　134-142　2023年

    出版者・発行元： Geochemical Society of Japan

    DOI： 10.2343/geochemj.gj23012 　

    ISSN：0016-7002

    eISSN：1880-5973

  11. Borate-guided ribose phosphorylation for prebiotic nucleotide synthesis

    Yuta Hirakawa, Takeshi Kakegawa, Yoshihiro Furukawa

    Scientific Reports　12　(1)　2022年12月

    DOI： 10.1038/s41598-022-15753-y 　

    ISSN：2045-2322

  12. Evolutionary diversification of paleoproterozoic prokaryotes: New microfossil records in 1.88 Ga Gunflint Formation

    Kohei Sasaki, Akizumi Ishida, Naoto Takahata, Yuji Sano, Takeshi Kakegawa

    Precambrian Research　380　2022年9月15日

    DOI： 10.1016/j.precamres.2022.106798 　

    ISSN：0301-9268

  13. Mineralogical and Genomic Constraints on the Origin of Microbial Mn Oxide Formation in Complexed Microbial Community at the Terrestrial Hot Spring

    Yuya Tsukamoto, Takeshi Kakegawa

    Life　12　(6)　816-816　2022年5月30日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/life12060816 　

    eISSN：2075-1729

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    Manganese (Mn) oxides are widespread on the surface environments of the modern Earth. The role of microbial activities in the formation of Mn oxides has been discussed for several decades. However, the mechanisms of microbial Mn oxidation, and its role in complex microbial communities in natural environments, remain uncertain. Here, we report the geochemical, mineralogical, and metagenomic evidence for biogenic Mn oxides, found in Japanese hot spring sinters. The low crystallinity of Mn oxides, and their spatial associations with organic matter, support the biogenic origin of Mn oxides. Specific multicopper oxidases (MCOs), which are considered Mn-oxidizing enzymes, were identified using metagenomic analyses. Nanoscale nuggets of copper sulfides were, also, discovered in the organic matter in Mn-rich sinters. A part of these copper sulfides most likely represents traces of MCOs, and this is the first report of traces of Mn-oxidizing enzyme in geological samples. Metagenomic analyses, surprisingly, indicated a close association of Mn oxides, not only in aerobic but also in anaerobic microbial communities. These new findings offer the unique and unified positions of Mn oxides, with roles that have not been ignored, to sustain anaerobic microbial communities in hot spring environments.

  14. Complex history of aerobic respiration and phototrophy in the chloroflexota class anaerolineae revealed by high-quality draft genome of ca. Roseilinea mizusawaensis aa3_104

    Lewis M. Ward, Fátima Li-Hau, Takeshi Kakegawa, Shawn E. McGlynn

    Microbes and Environments　36　(3)　2021年7月1日

    出版者・発行元： Japanese Society of Microbial Ecology

    DOI： 10.1264/jsme2.ME21020 　

    ISSN：1347-4405 1342-6311

  15. Experimental Investigation of the Formation of Formaldehyde by Hadean and Noachian Impacts

    Saeka Masuda, Yoshihiro Furukawa, Takamichi Kobayashi, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa

    Astrobiology　21　(4)　413-420　2021年4月

    DOI： 10.1089/ast.2020.2320 　

    ISSN：1531-1074

    eISSN：1557-8070

  16. Impact-induced amino acid formation on Hadean Earth and Noachian Mars

    Yuto Takeuchi, Yoshihiro Furukawa, Takamichi Kobayashi, Toshimori Sekine, Naoki Terada, Takeshi Kakegawa

    Scientific Reports　10　(1)　2020年12月1日

    DOI： 10.1038/s41598-020-66112-8 　

    ISSN：2045-2322

    eISSN：2045-2322

  17. Geochemical and mineralogical studies of ca.12 Ma hydrothermal manganese-rich rocks in the Hokuroku district in Japan

    Yuya Tsukamoto, Kenta Nonaka, Akizumi Ishida, Takeshi Kakegawa

    Ore Geology Reviews　121　2020年6月

    DOI： 10.1016/j.oregeorev.2020.103539 　

    ISSN：0169-1368

    eISSN：1872-7360

  18. Vestiges of adaptation to the mesophilic environment in the genome of tepiditoga spiralis gen. Nov., sp. nov.

    Koji Mori, Kenta Sakurai, Akira Hosoyama, Takeshi Kakegawa, Satoshi Hanada

    Microbes and Environments　35　(4)　1-8　2020年

    DOI： 10.1264/jsme2.ME20046 　

    ISSN：1342-6311

    eISSN：1347-4405

  19. Biogenic and abiogenic graphite in minerals and rocks of the early earth

    Takeshi Kakegawa

    Astrobiology: From the Origins of Life to the Search for Extraterrestrial Intelligence　209-227　2019年1月1日

    DOI： 10.1007/978-981-13-3639-3_15 　

  20. Simultaneous In Situ Analysis of Carbon and Nitrogen Isotope Ratios in Organic Matter by Secondary Ion Mass Spectrometry 査読有り

    Akizumi Ishida, Kouki Kitajima, Kenneth H. Williford, Michael L. Tuite, Takeshi Kakegawa, John W. Valley

    Geostandards and Geoanalytical Research　42　(2)　189-203　2018年6月

    DOI： 10.1111/ggr.12209 　

    ISSN：1639-4488

    eISSN：1751-908X

  21. Racemization of Valine by Impact-Induced Heating 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Atsushi Takase, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa, Takamichi Kobayashi

    Origins of Life and Evolution of Biospheres　48　(1)　131-139　2018年3月1日

    DOI： 10.1007/s11084-017-9539-0 　

    ISSN：0169-6149

    eISSN：1573-0875

  22. Microbial diversity and iron oxidation at Okuoku-hachikurou Onsen, a Japanese hot spring analog of Precambrian iron formations 査読有り

    L. M. Ward, A. Idei, S. Terajima, T. Kakegawa, W. W. Fischer, S. E. McGlynn

    Geobiology　15　(6)　817-835　2017年11月

    DOI： 10.1111/gbi.12266 　

    ISSN：1472-4677

    eISSN：1472-4669

  23. Borate and the origin of RNA: A Model for the Precursors to Life 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa

    Elements　13　(4)　261-265　2017年8月

    DOI： 10.2138/gselements.13.4.261 　

    ISSN：1811-5209

    eISSN：1811-5217

  24. Effects of Glycine, Water, Ammonia, and Ammonium Bicarbonate on the Oligomerization of Methionine 査読有り

    Rui Huang, Yoshihiro Furukawa, Tsubasa Otake, Takeshi Kakegawa

    Origins of Life and Evolution of Biospheres　47　(2)　145-160　2017年6月1日

    DOI： 10.1007/s11084-016-9518-x 　

    ISSN：0169-6149

    eISSN：1573-0875

  25. Morphological changes of olivine grains reacted with amino acid solutions by impact process 査読有り

    Yuhei Umeda, Atsushi Takase, Nao Fukunaga, Toshimori Sekine, Takamichi Kobayashi, Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa

    Physics and Chemistry of Minerals　44　(3)　203-212　2017年3月1日

    DOI： 10.1007/s00269-016-0849-y 　

    ISSN：0342-1791

    eISSN：1432-2021

  26. 南アフリカ・バーバトン緑色岩帯ムーディーズ層群の縞状鉄鉱層における有機物の地球化学的特徴と微細構造観察

    中島 亮, 大友 陽子, 大竹 翼, 掛川 武, 佐藤 努

    日本地球化学会年会要旨集　64　308-308　2017年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.64.0_308 　

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    <p>大酸化イベント以前の縞状鉄鉱層の形成プロセスについて、シアノバクテリアもしくは鉄酸化細菌が関与していたとする説が提案されている。本研究では約32億年前の南アフリカ・バーバトン緑色岩帯ムーディーズ層群の縞状鉄鉱層中有機物の各種分析から当時の生物活動に制約を与えることを目的とした。試料は磁鉄鉱に富むシルト質砂岩(MT)、炭酸塩に富み粒径の大きい石英を含む砂岩(SD)、粒径の小さい石英、緑泥石、黒雲母からなるシルト質砂岩(SS)に分類した。有機炭素含有量は鉄含有量の増加につれて減少する傾向がみられた一方、炭酸塩含有量と鉄含有量は正相関を示した。また有機物の形状は大部分が直径30 μm程度の円形ないし楕円形に近い鱗片状で、SD、SSにのみ長さ100μm以上のフィラメント状組織が見られた。以上の結果は、沿岸部の砂岩堆積場ではシアノバクテリアが、遠洋域のシルト質砂岩堆積場では鉄酸化細菌が生息していたことを示唆する。</p>

  27. リボースの安定性に対するカオリナイトの影響

    新田 あゆみ, 古川 善博, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　64　306-306　2017年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.64.0_306 　

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    <p>リボースはRNAを作るために必要不可欠な糖である。リボースは通常、水溶液中で非常に分解しやすいが、高濃度ホウ酸存在下では安定して存在することが明らかになっている。ただ、実際の初期地球環境におけるホウ酸濃集環境には、粘土鉱物など様々な鉱物が共存している。そのため、より実際の環境に近づけてリボースの安定性を評価するためには、ホウ酸の効果だけでなく、粘土鉱物の効果を明らかにすることが必要不可欠である。そこで本研究では、リボースの安定性に対する粘土鉱物カオリナイトの影響を明らかにすることを目的とした。塩基性条件下でカオリナイトの加熱実験を行い、実験溶液中のリボースの濃度の時間変化について比較すると、ホウ酸を含む溶液、ホウ酸を含まない溶液の両方で、カオリナイトを加えた量に応じて、リボースの分解速度が低下した。よって、塩基性の水溶液中でカオリナイトはリボースの分解を抑制する効果があることが明らかとなった。</p>

  28. 初期〜中期太古代堆積岩中有機炭素の微細構造観察:グリーンランド・イスア表成岩帯及びバーバトン緑色岩帯・ムーディーズ層群の例

    大友 陽子, 中島 亮, 大竹 翼, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　64　166-166　2017年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.64.0_166 　

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    <p>太古代堆積岩中の有機炭素は初期地球における生物進化を解明する重要な手がかりである。有機炭素の形態や組成にはその起源となる微生物の情報が残りうる一方で、母岩が変成・交代作用を被った場合には有機炭素も変質を受けることから、正確な起源同定を行うためには炭素質物質の概形や構造に対する変質の影響を見積もる必要がある。本研究では、初期〜中期太古代堆積岩中の有機炭素に対して走査型/透過型電子顕微鏡による微細構造観察を行い、その起源や熱水変質・変成作用に対する影響評価を行った。 シェバ鉱山試料は低変成度で有機炭素の初生的形態が比較的良く保存されており、鉱化流体の形態への影響は有機炭素粒子表層に留まっていることがわかった。一方でイスア表成岩帯試料のように変成度の高い岩石では有機炭素の移動が起こっているがその反応は局所的であった。以上の観察結果より、太古代岩石中有機炭素の起源や変質の程度の推定には、ナノスケールに及ぶ微細構造観察が有効であることが本研究により明らかとなった。</p>

  29. 初期海洋への隕石衝突を模擬した有機物合成実験におけるアンモニアの影響

    竹内 悠人, 古川 善博, 小林 敬道, 関根 利守, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　64　300-300　2017年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.64.0_300 　

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    <p>海洋への隕石衝突によって、隕石鉱物と海洋および大気が相互作用を起こし、生命の素となる有機分子が生成されるという説が提唱されている。先行研究ではアンモニアを多く含む海洋への隕石衝突を想定した実験が行われ、アミノ酸や核酸塩基といった簡単な有機分子の生成が確認された。しかしながら初期海洋のアンモニア濃度は非常に低く、その場合、海洋への隕石衝突によって有機分子が生成されるのか定かではない。そこで本研究ではより初期海洋に妥当なアンモニア濃度での実験を行うことで、実際に有機分子が生成されるのかどうか検証した。その結果、最大で2種類のアミノ酸が生成されるということが明らかとなった。これは海洋にアンモニアがほぼ含まれない場合でも有機分子は生成されるということを示し、初期海洋への隕石の衝突が生命の起源において何らかの役割を果たしたことを示唆している。</p>

  30. ホルモース反応におけるホウ酸の影響の定量的評価

    古川 善博, 阿部 千晶, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　64　304-304　2017年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.64.0_304 　

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    <p>初期地球における糖の生成や供給はDNAやRNAなどの遺伝情報を持つ分子の生成に必要な第一段階とも言える。特に糖の一種であるリボースは、RNAを構成する糖であるが、その生成と蓄積には大きな問題がある。初期地球においてリボースはホルモース反応で生成すると考えられているが、その反応生成物は複雑で必要な分析が行なわれてこなかった為に十分な理解が得られていない。本発表ではホルモース反応生成物の定量的な分析を行い、ホルモース反応及びそれに対するホウ酸の影響を定量的に評価し紹介する。</p>

  31. 秋田県北鹿地域に産するMn酸化物の成因とその重要性

    塚本 雄也, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　64　149-149　2017年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.64.0_149 　

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    <p> 秋田県北鹿地域には1200万年前ごろに形成したMn鉱床が存在する。これらの成因を理解することは日本海形成に伴う長期的な海底熱水活動の変遷を理解する上で重要である。XRD, Raman分光分析法, EPMAを用いて鉱石中に10種類以上のMn鉱物が存在していることがわかった。緑泥石地質温度計や含有鉱物からMnに富んだ熱水は硫化物を伴うブラックスモーカーを噴出するよう海底熱水活動ほど温度が高くなかったことが推定された。本研究によって、比較的低温の熱水活動であってもMn鉱床を形成しうることが示唆された。地球史を通して低温の熱水活動は普遍的に存在したと考えられることから、海洋の元素循環に影響を与えてきた可能性がある。</p>

  32. Microbial nitrogen cycle enhanced by continental input recorded in the Gunflint Formation 査読有り

    A. Ishida, K. Hashizume, T. Kakegawa

    Geochemical Perspectives Letters　4　13-18　2017年

    DOI： 10.7185/geochemlet.1729 　

    ISSN：2410-339X

    eISSN：2410-3403

  33. Evaporite Borate-Containing Mineral Ensembles Make Phosphate Available and Regiospecifically Phosphorylate Ribonucleosides: Borate as a Multifaceted Problem Solver in Prebiotic Chemistry 査読有り

    Hyo Joong Kim, Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa, Andrei Bita, Romulus Scorei, Steven A. Benner

    Angewandte Chemie - International Edition　55　(51)　15816-15820　2016年12月19日

    DOI： 10.1002/anie.201608001 　

    ISSN：1433-7851

    eISSN：1521-3773

  34. Occurrence of Tourmaline in Metasedimentary Rocks of the Isua Supracrustal Belt, Greenland: Implications for Ribose Stabilization in Hadean Marine Sediments 査読有り

    Shinpei Mishima, Yoko Ohtomo, Takeshi Kakegawa

    Origins of Life and Evolution of Biospheres　46　(2-3)　247-271　2016年6月1日

    DOI： 10.1007/s11084-015-9474-x 　

    ISSN：0169-6149

    eISSN：1573-0875

  35. Effects of Silicate, Phosphate, and Calcium on the Stability of Aldopentoses 査読有り

    Sakiko Nitta, Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa

    Origins of Life and Evolution of Biospheres　46　(2-3)　189-202　2016年6月1日

    DOI： 10.1007/s11084-015-9472-z 　

    ISSN：0169-6149

    eISSN：1573-0875

  36. Survivability and reactivity of glycine and alanine in early oceans: effects of meteorite impacts. 査読有り

    Umeda,Y, Fukunaga, N, Sekine,T, Furukawa,Y, Kakegawa, T, Kobayashi, T, Nakazawa, H

    Journal of Biological Physics　42　177-198　2016年5月

    DOI： 10.1007/s10867 　

  37. 「地球が生命をつくった」仮説の検証ー地球化学と化学の接点. 査読有り

    掛川武

    化学　71　68-69　2016年5月

  38. 太古の岩石が語る地球最古の微生物活動ー38〜37億年前の海で生息していたことが明らかに 査読有り

    掛川武

    生物の科学 遺伝　71　(2)　133-138　2016年5月

    出版者・発行元： エヌ・ティー・エス

    ISSN：0387-0022

  39. Survivability and reactivity of glycine and alanine in early oceans: effects of meteorite impacts 査読有り

    Yuhei Umeda, Nao Fukunaga, Toshimori Sekine, Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa, Takamichi Kobayashi, Hiromoto Nakazawa

    Journal of Biological Physics　42　(1)　177-198　2016年1月1日

    DOI： 10.1007/s10867-015-9400-5 　

    ISSN：0092-0606

    eISSN：1573-0689

  40. Nucleobase and amino acid formation through impacts of meteorites on the early ocean 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Hiromoto Nakazawa, Toshimori Sekine, Takamichi Kobayashi, Takeshi Kakegawa

    Earth and Planetary Science Letters　429　216-222　2015年11月1日

    DOI： 10.1016/j.epsl.2015.07.049 　

    ISSN：0012-821X

    eISSN：1385-013X

  41. Shock wave synthesis of amino acids from solutions of ammonium formate and ammonium bicarbonate 査読有り

    Chizuka Suzuki, Yoshihiro Furukawa, Takamichi Kobayashi, Toshimori Sekine, Hiromoto Nakazawa, Takeshi Kakegawa

    Geochemistry, Geophysics, Geosystems　16　(7)　2382-2394　2015年7月1日

    DOI： 10.1002/2015GC005783 　

    ISSN：1525-2027

    eISSN：1525-2027

  42. 東北地方太平洋江沖地震による岩手、宮城、福島県沿岸域における津波堆積物の供給源 査読有り

    奈良郁子, 渡邊隆広, 掛川武, 山崎慎一, 井上千弘, 土谷範芳

    地学雑誌　123　(6)　871-882　2014年8月

    出版者・発行元： Tokyo Geographical Society

    DOI： 10.5026/jgeography.123.871 　

    ISSN：0022-135X

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    Geochemical analyses (total nitrogen: TN, total organic carbon: TOC, total sulfur: TS, and stable sulfur isotope ratio: δ34S) were performed on tsunami deposits by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake obtained from Iwate, Minamisanriku, Kesen-numa, and Sendai Bay areas for a total of 133 samples. Although TOC/TN ratios ranged widely (0.7–90), most of the samples (more than 80% of samples) ranged from 10–30, which were similar results to those for marine surface sediment in the Pacific coast area. Low δ34S values (from -29.6‰ to -11.3‰) from Iwate, Minami Sanriku, and Sendai Bay tsunami deposits were observed. Generally, such low δ34S values result from large isotope fractionation caused by the activity of sulfate-reducing bacteria in marine sediment under a sulfate (SO42-) rich environment. These results suggest that the tsunami deposits were mainly derived from marine sediment. High correlations between TS and As contents (r=0.958) were observed in tsunami deposits from the Kesen-numa area. Furthermore, the high δ34S values (from -3.1‰ to -0.7‰) in the tsunami deposits from the Kesen-numa area correspond well with those of hydrothermal ore samples from the Kesen-numa area. These results indicate that sulfur and arsenic in tsunami deposits from the Kesen-numa area originated in slag from the mines.

  43. Biological nitrate utilization in south Siberian lakes (Baikal and Hovsgol) during the Last Glacial period: The influence of climate change on primary productivity 査読有り

    Fumiko Watanabe Nara, Takahiro Watanabe, Takeshi Kakegawa, Koji Minoura, Akio Imai, Nathalie Fagel, Kazuho Horiuchi, Toshio Nakamura, Takayoshi Kawai

    Quaternary Science Reviews　90　69-79　2014年4月

    DOI： 10.1016/j.quascirev.2014.02.014 　

    ISSN：0277-3791

  44. グリーンランドで最古の生命の痕跡を発見

    掛川武

    化学と工業　2014年4月

  45. グリーンランドで発見された最古の生物活動の痕跡 招待有り 査読有り

    掛川武

    Isotope News　2014年4月

  46. Experimental investigation of reduced volatile formation by high-temperature interactions among meteorite constituent materials, water, and nitrogen 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Taro Samejima, Hiromoto Nakazawa, Takeshi Kakegawa

    ICARUS　231　77-82　2014年3月

    DOI： 10.1016/j.icarus.2013.11.033 　

    ISSN：0019-1035

    eISSN：1090-2643

  47. Experimental investigation of reduced volatile formation by high-temperature interactions among meteorite constituent materials, water, and nitrogen 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Taro Samejima, Hiromoto Nakazawa, Takeshi Kakegawa

    Icarus　231　77-82　2014年3月1日

    DOI： 10.1016/j.icarus.2013.11.033 　

    ISSN：0019-1035

    eISSN：1090-2643

  48. 南アフリカ・バーバトン地域ムーディーズ層群中の縞状鉄鉱層中におけるクロム濃集の空間的広がり

    石川 宏, 大竹 翼, 川井 洋二, 佐藤 努, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　61　127-127　2014年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.61.0_127 　

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    地球表層の酸化は酸素発生型光合成細菌の出現が原因であると考えられているが、その進化時期と初期地球表層環境の変遷については明らかになっていない。主に先カンブリア時代に産出する縞状鉄鉱層の微量元素や同位体組成は、形成当時の海洋溶存成分を反映していると考えられ、初期地球表層環境の推定に用いられてきた。本研究の目的は，南アフリカ・バーバトン地域において主に浅海性堆積岩から構成されるムーディーズ層群中の約32億年前に形成した縞状鉄鉱層中で発見されたクロム濃集の空間的広がりを明らかにすることである。そのため、バーバトンから南西に10kmほどに位置する、先行研究においてクロム濃集がみられたMoodise Hills (MH)および北東に10kmほどに位置するEureka synclineにあるGate of Paradise (GP)において調査を行った。

  49. Evidence for biogenic graphite in early archaean isua metasedimentary rocks 査読有り

    Yoko Ohtomo, Takeshi Kakegawa, Akizumi Ishida, Toshiro Nagase, Minik T. Rosing

    Nature Geoscience　7　(1)　25-28　2014年

    DOI： 10.1038/ngeo2025 　

    ISSN：1752-0894

    eISSN：1752-0908

  50. Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks 査読有り

    Ohtomo Yoko, Kakegawa Takeshi, Ishida Akizumi, Nagase Toshiro, Rosing Minik T

    NATURE GEOSCIENCE　7　(1)　25-28　2014年1月

    DOI： 10.1038/ngeo2025 　

    ISSN：1752-0894

  51. Selective Stabilization of Ribose by Borate 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Mana Horiuchi, Takeshi Kakegawa

    Origins of Life and Evolution of Biospheres　43　(4-5)　353-361　2013年10月

    DOI： 10.1007/s11084-013-9350-5 　

    ISSN：0169-6149

    eISSN：1573-0875

  52. Sulfur isotope profiles in the pelagic Panthalassic deep sea during the Permian-Triassic transition 査読有り

    Satoshi Takahashi, Kunio Kaiho, Rie S. Hori, Paul Gorjan, Takahiro Watanabe, Satoshi Yamakita, Yoshiaki Aita, Atsushi Takemura, K. Bernhard Spörli, Takeshi Kakegawa, Masahiro Oba

    Global and Planetary Change　105　68-78　2013年6月

    DOI： 10.1016/j.gloplacha.2012.12.006 　

    ISSN：0921-8181

  53. A chronology of the PY608E-PC sediment core (Lake Pumoyum Co, southern Tibetan Plateau) based on radiocarbon dating of total organic carbon 査読有り

    Takahiro Watanabe, Toshio Nakamura, Tetsuya Matsunaka, Fumiko Watanabe Nara, Liping Zhu, Junbo Wang, Takeshi Kakegawa, Mitsugu Nishimura

    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms　294　520-523　2013年1月

    DOI： 10.1016/j.nimb.2012.07.015 　

    ISSN：0168-583X

  54. Abiotic Formation of Valine Peptides Under Conditions of High Temperature and High Pressure 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Tsubasa Otake, Takato Ishiguro, Hiromoto Nakazawa, Takeshi Kakegawa

    Origins of Life and Evolution of Biospheres　42　(6)　519-531　2012年12月

    DOI： 10.1007/s11084-012-9295-0 　

    ISSN：0169-6149

    eISSN：1573-0875

  55. Last glacial to post glacial climate changes in continental Asia inferred from multi-proxy records (geochemistry, clay mineralogy, and paleontology) from Lake Hovsgol, northwest Mongolia 査読有り

    Takahiro Watanabe, Koji Minoura, Fumiko Watanabe Nara, Koji Shichi, Kazuho Horiuchi, Takeshi Kakegawa, Takayoshi Kawai

    Global and Planetary Change　88-89　53-63　2012年5月

    DOI： 10.1016/j.gloplacha.2012.03.005 　

    ISSN：0921-8181

    eISSN：1872-6364

  56. Stepwise combustion analyses of distinct nitrogen isotopic compositions on Paleoproterozoic organic matter 査読有り

    Akizumi Ishida, Ko Hashizume, Takeshi Kakegawa

    Geochemical Journal　46　(3)　249-253　2012年

    DOI： 10.2343/geochemj.1.0165 　

    ISSN：0016-7002

    eISSN：1880-5973

  57. Gunflint Formation 査読有り

    Kakegawa T, Ishida A

    Encyclopedia of Astrobiology　2011年11月

  58. Impact-induced phyllosilicate formation from olivine and water 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa, Hiromoto Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　75　(21)　6461-6472　2011年11月

    DOI： 10.1016/j.gca.2011.08.029 　

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  59. Impact-induced phyllosilicate formation from olivine and water 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa, Hiromoto Nakazawa

    Geochimica et Cosmochimica Acta　75　(21)　6461-6472　2011年11月1日

    DOI： 10.1016/j.gca.2011.08.029 　

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  60. Stability of amino acids and their oligomerization under high-pressure conditions: Implications for prebiotic chemistry 査読有り

    Tsubasa Otake, Takashi Taniguchi, Yoshihiro Furukawa, Fumio Kawamura, Hiromoto Nakazawa, Takeshi Kakegawa

    Astrobiology　11　(8)　799-813　2011年10月1日

    DOI： 10.1089/ast.2011.0637 　

    ISSN：1531-1074

  61. Stability of Amino Acids and Their Oligomerization Under High-Pressure Conditions: Implications for Prebiotic Chemistry 査読有り

    Tsubasa Otake, Takashi Taniguchi, Yoshihiro Furukawa, Fumio Kawamura, Hiromoto Nakazawa, Takeshi Kakegawa

    ASTROBIOLOGY　11　(8)　799-813　2011年10月

    DOI： 10.1089/ast.2011.0637 　

    ISSN：1531-1074

    eISSN：1557-8070

  62. カナダ・Lumby Lake地域における30億年前堆積岩の地質学的地球化学的研究

    横田 和也, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　58　60-60　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.60.0 　

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    太古代中期（約30億年前）における地球表層環境および海底熱水活動と微生物活動の関係については、地質学的証拠が乏しいため、未だ不明な点が多い。本研究では、カナダ・オンタリオ州に位置するLumby Lake Group（30億年前）堆積岩に対し地質学的地球化学的手法を用い、(1)当時の海洋環境、(2)堆積物に対する海底熱水活動の影響、(3)Lumby Lake Groupに記録された微生物活動について明らかにすることを主な目的とした。本地域の主要な堆積相は縞状鉄鉱層と黒色頁岩であり、これらの堆積物中には海底熱水活動の痕跡が数多く残されている。また、黒色頁岩中有機炭素の炭素安定同位体比にはバイモーダルな分布が認められ、特に海底熱水活動の影響を強く受けている地域において炭素同位体比が -40 パーミル以下という非常に軽い値を示した。これは当時メタン生成菌等の海底熱水活動に依存した微生物生態系と光合成微生物の生態系の両者が存在していた可能性を示唆している。

  63. 秋田県北鹿地域に産する泥岩(15-10Ma)中の 黄鉄鉱の産状から推定される古日本海低層環境変動

    遠藤 美里, 山田 亮一, 大竹 翼, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　58　95-95　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.95.0 　

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    黒鉱鉱床を多く胚胎する秋田県北鹿地域は、鉱床形成時に海底近傍が無酸素状態であったという報告がある。本研究では、北鹿地域の黒鉱形成前後（15から10Ma）の連続した時間軸の中で古日本海に堆積した泥岩を研究対象とし、北鹿海盆低層の環境変動と微生物活動の関係を考察することを目的とした。黒鉱形成とほぼ同時期に堆積した泥岩中のフランボイダル黄鉄鉱は、その平均直径及び標準偏差が小さかった。フランボイダル黄鉄鉱は堆積物直上の海洋環境によってサイズ分布が異なると知られていることから、黒鉱形成時には北鹿海盆低層がeuxinicな海洋であり、広域的に硫化水素に富んだ低層水が分布していたと考えられる。また、黒鉱形成とほぼ同時期に堆積した泥岩中の黄鉄鉱の硫黄安定同位体比は非常に軽い値を示したことから、硫化水素生成は、黒鉱形成時であっても無酸素海洋中で活動していた硫酸還元菌によるものであり、海底熱水からの寄与は少ないことが見いだされた。

  64. バリン重合反応に対する圧力の影響

    古川 善博, 大竹 翼, 中沢 弘基, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　58　55-55　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.55.0 　

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    初期地球におけるアミノ酸の重合反応は、生命誕生に至る重要な一段階と考えられている。これまでの研究の多くは、初期地球のアミノ酸の重合反応は干潟や海底熱水噴出孔付近で起こるという提案に基づき、研究が行われてきた。これらの環境を模擬した実験ではアミノ酸の重合が確認されているが、その重合度は低く、さらに、これらの環境では場合によってアミノ酸の光化学分解または熱分解が卓越することが問題視されている。近年、このような問題に対して、アミノ酸の重合が初期地球の海洋堆積物内の高温高圧低含水率環境で起こるという提案がなされ、研究が行われている。本研究はこのような仮説に基づき、特に、アミノ酸重合反応に対する圧力の影響を明らかにする。海洋堆積物内の高温高圧低含水率環境を模擬し、アミノ酸の重合反応を研究するため、アミノ酸（バリン）を金カプセルに封入し、高温高圧環境（150-200°C、50-150 MPa）で長時間反応させた（0-192時間）。回収試料中のペプチドは液体クロマトグラフィー質量分析（LC/MS）を用いて、残存アミノ酸と副生成物は液体クロマトグラフィー（HPLC; OPA誘導体化）を用いて分析を行った。実験試料から検出されたペプチドは2-6量体の直鎖ペプチドと環状2量体であった。この他に、バリンの分解に伴ってグリシン、β-アラニン、アンモニア、メチルアミン、エチルアミンも検出された。バリンの分解率は反応時間、反応温度とおともに上昇した。一定の温度(200°C)、24時間反応条件では、バリンの残存率は高く(~80%)、圧力に影響されない、また、バリンペプチドの収率は圧力とともに減少することが明らかになった。一方、一定の温度(200°C)、192時間反応条件では、バリンの残存率は低く(0.2–2%)、バリン残存率およびバリンペプチド収率は圧力とともに上昇することが明らかになった。副生成物であるグリシン、β-アラニン、アンモニア、メチルアミン、エチルアミンの生成はバリンの分解反応が脱ガス反応であることを示唆している。このことは、バリンの分解率が高い反応時間において圧力がバリンの分解を抑制したことと整合的である。このことから、圧力が脱ガス反応を抑制し、バリンとバリンペプチドの安定性を向上させたことによりバリンペプチドを生成する脱水重合反応（非脱ガス反応）、が促進され高収率のペプチド生成に至ったと考えられる。これらの結果は、初期地球の海洋堆積物深部環境において、脱水反応を促進する低含水率だけでなく、圧力もペプチド生成に貢献することを示唆する。また、これらの結果はグリシンやアラニンの先行研究とも整合的である。

  65. 秋田県北鹿地域黒鉱に伴うケロジェン中の炭素・窒素安定同位体組成

    中畑 良紹, 山田 亮一, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　58　127-127　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.127.0 　

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    秋田県北鹿地域には、約15から10Maの海底熱水活動によって黒鉱鉱床が形成されている。本研究では、黒鉱形成時およびポスト黒鉱熱水活動期における古日本海の海洋環境と微生物活動との関係を議論する。特に、熱水変質を受けた泥岩中のケロジェンの炭素・窒素安定同位体組成を指標として、当時の熱水系に依存した微生物生態系が存在していたかを検証した。<BR> 実験の結果、黒鉱鉱床を形成した大規模な熱水活動のあった時期では、陸や海洋表層と異なった生態系が存在していた可能性が示された。海底熱水噴出孔近傍に生息する微生物群衆が、その候補であり、熱水由来の14Nに富んだアンモニアを主要窒素源として利用していた可能性を示唆している。しかし、ケロジェンの顕微鏡観察や安定同位体組成は、黒鉱形成時でも表層域の有機物供給量の方が圧倒的に高く、熱水噴出孔近傍の微生物生態系は極めて小規模なものであった可能性も示す。

  66. 初期地球環境下リボース生成反応におけるホウ酸の影響

    堀内 真愛, 古川 善博, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　58　121-121　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.121.0 　

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    リボースの生成は初期生命の形成において重要である.初期地球におけるリボース生成反応としてホルモース反応が提案されているがこの反応にはリボース前駆体が不安定であるという問題がある.これに対しホウ酸塩を添加するとリボース-ホウ酸錯体が形成され,リボースの安定性が向上することが提案されている.従来の分析法では反応の素過程とそれらに対するホウ酸の影響が明らかにされていない.そこで本研究ではLC/MSによる分析手法開発、さらにホルモース反応において不安定な前駆体であるグリセルアルデヒドの縮重合実験を行い,ホウ酸の影響を検証した. 分析条件開発の結果,2つの配位子交換カラムが適していることが明らかになり,開発した条件で実験生成物を分析したところ，ホウ酸塩を反応に添加した場合,グリセルアルデヒド-ホウ酸錯体が形成し,グリセルアルデヒドの減少率が低下した.これらの結果は, ホウ酸がグリセルアルデヒド-ホウ酸錯体を形成することで,グリセルアルデヒドの安定性を向上させ,ホウ酸が初期地球におけるリボース生成に貢献したことを示唆する.

  67. 高温高圧条件下における固体アミノ酸の安定性と重合反応

    大竹 翼, 谷口 尚, 古川 善博, 中沢 弘基, 掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　58　120-120　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.120.0 　

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    本研究では，幅広い温度 (180-400度)・圧力 (1-5.5 GPa) 条件下でアミノ酸の重合実験を行い，生命の起源に必要なアミノ酸の安定性及び重合反応に対する温度・圧力の影響を実験的に調べることを目的とした．その結果，同じ温度条件下では，アミノ酸はより高圧下では長時間存在できていた．また，生成したペプチドの量もより高圧下で多くなることが明らかになった．アラニンが触媒を用いずに単量体から５量体まで重合した例は，本研究が初めてである．本研究によって，高圧下ではアミノ基の安定性がアミノ酸の安定性に大きく関わっている事が明らかとなり，冥王代の海洋堆積物中において，周囲のアンモニア濃度がアミノ酸の安定性に関係することが示唆された．

  68. 南アフリカ・バーバートン地域の32億年前砕屑性及び化学性堆積岩中にみられる磁鉄鉱とクロム鉄鉱の起源

    坂本 祐樹, 掛川 武, 大竹 翼

    日本地球化学会年会要旨集　58　124-124　2011年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.124.0 　

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    本研究では，Moodies層の鉱物学的地球化学的な特徴から，当時の表層環境を明らかにすることを目的とした．調査した場所は南アフリカ・バーバートン地域のSheba金鉱山である．採取した試料は含鉄鉱物の種類によって分類し，磁鉄鉱を含むものをMGとした．MGで観察されたクロム鉄鉱は磁鉄鉱に包有されていた．全岩化学組成分析の結果，FeとCrの含有量は，Al，Tiの砕屑性の元素と相関を示さなかった．U/ThとCr/Tiが正の相関を示した．UやCrは酸化的な環境で溶解度が上昇する元素であることから，酸化反応によって，U/ThとCr/Tiの比が変化したと考えられる．U/ThとCr/Tiは，Fe/Tiともそれぞれ正の相関を示したことから，UとCrは鉄酸化物の酸化的沈殿に伴って堆積物中に取り込まれたと考えられる．以上の結果は，32億年前の一部海洋表層に遊離酸素が存在していたことを示唆している．

  69. ペルム紀末の大量絶滅とその回復期の遠洋環境の復元 査読有り

    高橋 聡, 土屋 範芳, 吉田 武義, 坂田 将, 鈴木 紀毅, 永広 昌之, 海保 邦夫, 山北 聡, 大庭 雅寛, 掛川 武, 渡邊 隆広, 山崎 慎一, 小川 泰正, 木村 和彦

    日本地球化学会年会要旨集　58　(0)　86-86　2011年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.58.0.86.0 　

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    約2億5200万年前のペルム紀末の大量絶滅は、史上最大規模の絶滅事変であり、その後の生命環境の回復は、前期三畳紀の期間を経た中期三畳紀までの約700万年間を要した。日本列島のジュラ紀付加体には、当時の低緯度パンサラッサ海遠洋域の深海堆積物が残されている。今回の発表では、この深海堆積物を用いて、史上最大の大量絶滅が起きたペルム紀末からその回復期である前期三畳紀のパンサラッサ海における古環境変動記録の復元に取り組んだ成果を報告する．

  70. Climate control of sulfate influx to Lake Hovsgol, northwest Mongolia, during the last glacial-postglacial transition: Constraints from sulfur geochemistry 査読有り

    Fumiko Watanabe Nara, Takahiro Watanabe, Takeshi Kakegawa, Haruhiko Seyama, Kazuho Horiuchi, Toshio Nakamura, Akio Imai, Nobuyuki Kawasaki, Takayoshi Kawai

    Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology　298　(3-4)　278-285　2010年12月15日

    DOI： 10.1016/j.palaeo.2010.10.001 　

    ISSN：0031-0182

  71. Climate control of sulfate influx to Lake Hovsgol, northwest Mongolia, during the last glacial-postglacial transition: Constraints from sulfur geochemistry 査読有り

    Fumiko Watanabe Nara, Takahiro Watanabe, Takeshi Kakegawa, Haruhiko Seyama, Kazuho Horiuchi, Toshio Nakamura, Akio Imai, Nobuyuki Kawasaki, Takayoshi Kawai

    PALAEOGEOGRAPHY PALAEOCLIMATOLOGY PALAEOECOLOGY　298　(3-4)　278-285　2010年12月

    DOI： 10.1016/j.palaeo.2010.10.001 　

    ISSN：0031-0182

    eISSN：1872-616X

  72. Last glacial-Holocene geochronology of sediment cores from a high-altitude Tibetan lake based on AMS 14C dating of plant fossils: Implications for paleoenvironmental reconstructions 査読有り

    Takahiro Watanabe, Tetsuya Matsunaka, Toshio Nakamura, Mitsugu Nishimura, Yasuhiro Izutsu, Motoyasu Minami, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Junbo Wang, Liping Zhu

    Chemical Geology　277　(1-2)　21-29　2010年10月

    DOI： 10.1016/j.chemgeo.2010.07.004 　

    ISSN：0009-2541

    eISSN：1872-6836

  73. 東北地方北部の金属鉱床に随伴する高インジウム鉱石の形成条件 査読有り

    山田亮一, 吉田武義, 掛川武, 奈良郁子, 小川泰正

    資源地質　60　(3)　153-164　2010年9月1日

    出版者・発行元： The Society of Resource Geology

    DOI： 10.11456/shigenchishitsu.60.153 　

    ISSN：0918-2454

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    High-indium ore deposits are associated within the rise tectonic zones of progressive rift-rise structures resulted from the late Cenozoic back-arc spreading of the northern Honshu arc. We examined the indium concentration mechanism around the Hokuroku district, which constitutes one of the typical rift-rise settings. The Tatsumata mine area in the SE wing of the Hokuroku rift comprises three segments of base-metal vein system which is thought to be xenothermal type related to gabbroic to dioritic stocks emplaced at ca. 17 Ma. Almost all the specimens taken from stock piles of the ores have high indium contents ranged from several tens to 400ppm, correlated with tin, bismuth and cobalt contents.<br>The vein system is composed of two different mineralization stages; chalcopyrite-pyrite veins with subordinate pyrrhotite, magnetite and rare sphalerite, and the following sphalerite-dominant veins with subordinate galena and a few manganese minerals. Indium is contained in the both stage mineralizations. It is concentrated only in the marginal part of the sphalerite crystal with chalcopyrite exsolution blebs, although it has no obvious correlation with Zn and Cu contents.<br>Sulfur isotopes indicate two different series of the hydrothermal activity. The first is characterized by relatively low δ34S values which exists in the gabbroic stocks, the lower unit silicified rocks and the early stage veins. This series was suggested to be formed dominantly from a magmatic hydrothermal solution with relatively reducing condition. Another series has relatively heavy δ34S values and occurs in the diorite porphyry stocks, the upper unit silicified zones and the later stage veins. This series was suggested to be formed by a relatively oxidized hydrothermal solution originated by mixing with sea water. Indium may have been released in the early stage hydrothermal fluid with tin, bismuth and cobalt and was involved in sphalerite crystal, probably replaced to iron, of the late stage mineralization.<br>In consideration of the stratigraphic position and the mineralization timing in the tectonic history of the northern Honshu arc, it was suggested that the mineralization environment changed from a terrestrial rise setting in which magmatic emanation was predominant from a deep seated magma chamber to a rift wing setting in which brine water was circulating along a fracture system formed by rapid rifting of the adjacent area. The drastic redox condition change of the ore-forming solution in conjunction with the rapid tectonic change should be important for the indium concentration.

  74. Radiocarbon and stable carbon isotope ratio data from a 4.7-mlong sediment core of Lake Baikal (Southern Siberia, Russia) 査読有り

    Fumiko Watanabe Nara, Takahiro Watanabe, Toshio Nakamura, Takeshi Kakegawa, Fumitaka Katamura, Koji Shichi, Hikaru Takahara, Akio Imai, Takayoshi Kawai

    Radiocarbon　52　(3)　1449-1457　2010年8月

    DOI： 10.1017/S0033822200046531 　

    ISSN：0033-8222

    eISSN：1945-5755

  75. 14C dating of holocene soils from an island in lake pumoyum co (Southeastern Tibetan Plateau) 査読有り

    Takahiro Watanabe, Tetsuya Matsunaka, Toshio Nakamura, Mitsugu Nishimura, Takahiro Sakai, Xiao Lin, Kazuho Horiuchi, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Liping Zhu

    Radiocarbon　52　(3)　1443-1448　2010年8月

    DOI： 10.1017/S003382220004652X 　

    ISSN：0033-8222

  76. A new 14C data set of the PY608W-PC sediment core from lake pumoyum co (Southeastern Tibetan Plateau) over the last 19 KYR 査読有り

    Takahiro Watanabe, Tetsuya Matsunaka, Toshio Nakamura, Mitsugu Nishimura, Yasuhiro Izutsu, Motoyasu Minami, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Liping Zhu

    Radiocarbon　52　(3)　1435-1442　2010年8月

    DOI： 10.1017/S0033822200046518 　

    ISSN：0033-8222

  77. A smooth negative shift of organic-carbon isotope ratios at an end-Permian mass extinction horizon in central pelagic Panthalassa 査読有り

    Satoshi Takahashi, Kunio Kaiho, Masahiro Oba, Takeshi Kakegawa

    Journal of Earth Science　21　(SUPPL. 1)　165-166　2010年6月

    DOI： 10.1007/s12583-010-0200-3 　

    ISSN：1674-487X

    eISSN：1867-111X

  78. Biogeography and biodiversity in sulfide structures of active and inactive vents at deep-sea hydrothermal fields of the southern mariana trough 査読有り

    Shingo Kato, Yoshinori Takano, Takeshi Kakegawa, Hironori Oba, Kazuhiko Inoue, Chiyori Kobayashi, Motoo Utsumi, Katsumi Marumo, Kensei Kobayashi, Yuki Ito, Jun Ichiro Ishibashi, Akihiko Yamagishi

    Applied and Environmental Microbiology　76　(9)　2968-2979　2010年5月

    DOI： 10.1128/AEM.00478-10 　

    ISSN：0099-2240

    eISSN：1098-5336

  79. δ13C- δ D distribution of lipid biomarkers in a bacterial mat from a hot spring in Miyagi Prefecture, NE Japan 査読有り

    Naraoka H, Uehara T, Hanada S, Kakegawa T

    Organic Geochemistry　41　(4)　398-403　2010年4月

    DOI： 10.1016/j.orggeochem.2009.11.008 　

    ISSN：0146-6380

  80. Changes of organic matter sources in sediment cores from a high-altitude lake (Pumoyum Co, southeastern Tibetan plateau) over the last 19,000 years 査読有り

    Takahiro Watanabe, Tetsuya Matsunaka, Toshio Nakamura, Mitsugu Nishimura, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Liping Zhu

    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms　268　(7-8)　1070-1072　2010年4月

    DOI： 10.1016/j.nimb.2009.10.100 　

    ISSN：0168-583X

  81. δ13C-δD distribution of lipid biomarkers in a bacterial mat from a hot spring in Miyagi Prefecture, NE Japan 査読有り

    Hiroshi Naraoka, Tomoko Uehara, Satoshi Hanada, Takeshi Kakegawa

    Organic Geochemistry　41　(4)　398-403　2010年4月

    DOI： 10.1016/j.orggeochem.2009.11.008 　

    ISSN：0146-6380

  82. Role of the Archean submarine hydrothermal activities on evolution of the early biosphere: Report from massive sulfide ores at Sulfur Springs in Pilbara, Australia 査読有り

    Takeshi Kakegawa

    Viva Origino　38　(1)　29-34　2010年3月1日

    出版者・発行元： 文部省科学研究費総合研究(B)「原始地球上における生命の起源に関する研究」班

    ISSN：0910-4003

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    Anciet submarine hydrothermal environments have been considered as important locations where the first life flourished. On the other hand, many experimental results postulate if submarine hydrothermal environments were suitable for the chemical evolution for origin of life. Geological records of Archean submarine hydrothermal ore deposits are present allover the world. Those ore deposits often accompany with carbonaceous sediments, suggesting high microbial activities around the discharging hydrothermal fluids. Such carbonaceous sediments may provide an opportunity to examine evolution of early life in submarine hydrothermal environments. Here I present the evidence of high microbial activities at ca. 3.2-billion-years-old submarine hydrothermal fields of Sulfur Springs in Australia. It is found that examine samples associated with the ore deposit were rich in organic carbon. Relatively high Mo concentrations were found in those organic matter. Such Mo behavior implies direct microbial mediation of bio-essential elements from submarine hydrothermal fluids. Microscopic occurrence of organic carbon is often closely associated with sulfide minerals forming onion- or stromatolite-like structures. Such structures imply biologically induced sulfide mineralization in submarine hydrothermal environments. Stable isotope analyses indicate high activities of methanogens and methanotrophs with sulfate reducers only around the hydrothermal discharging zone. Those results indicate that ancient submarine hydrothermal fields were important for early ecosystem not only for metabolic energy usage but also uptake of bio-essential elements. However, the total energy flux from interior of the early Earth is known to be small. Such small energy flux constraints the extents of submarine hydrothermal activities on the early ocean floor and further suggests that biomass around the ancient submarine hydrothermal environments was also small. Therefore it is still an open question as to if ancient submarine hydrothermal environments were major geological fields for evolution of early life.

  83. A smooth negative shift of organic carbon isotope ratios at an end-Permian mass extinction horizon in central pelagic Panthalassa 査読有り

    Satoshi Takahashi, Kunio Kaiho, Masahiro Oba, Takeshi Kakegawa

    Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology　292　(3-4)　532-539　2010年

    DOI： 10.1016/j.palaeo.2010.04.025 　

    ISSN：0031-0182

    eISSN：1872-616X

  84. Abundance of Zetaproteobacteria within crustal fluids in back-arc hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough 査読有り

    Shingo Kato, Katsunori Yanagawa, Michinari Sunamura, Yoshinori Takano, Jun Ichiro Ishibashi, Takeshi Kakegawa, Motoo Utsumi, Toshiro Yamanaka, Tomohiro Toki, Takuroh Noguchi, Kensei Kobayashi, Arimichi Moroi, Hiroyuki Kimura, Yutaka Kawarabayasi, Katsumi Marumo, Tetsuro Urabe, Akihiko Yamagishi

    Environmental Microbiology　11　(12)　3210-3222　2009年12月

    DOI： 10.1111/j.1462-2920.2009.02031.x 　

    ISSN：1462-2912

    eISSN：1462-2920

  85. Spatial distribution, diversity and composition of bacterial communities in sub-seafloor fluids at a deep-sea hydrothermal field of the Suiyo Seamount 査読有り

    Shingo Kato, Kurt Hara, Hiroko Kasai, Takashi Teramura, Michinari Sunamura, Jun-ichiro Ishibashi, Takeshi Kakegawa, Toshiro Yamanaka, Hiroyuki Kimura, Katsumi Marumo, Tetsuro Urabe, Akihiko Yamagishi

    DEEP-SEA RESEARCH PART I-OCEANOGRAPHIC RESEARCH PAPERS　56　(10)　1844-1855　2009年10月

    DOI： 10.1016/j.dsr.2009.05.004 　

    ISSN：0967-0637

    eISSN：1879-0119

  86. 隕石の海洋衝突による初期地球の有機物生成 招待有り 査読有り

    古川 善博, 関根 利守, 大庭 雅寛, 掛川 武, 中沢 弘基

    に本惑星科学誌　18　(4)　223-237　2009年10月1日

  87. Spatial distribution, diversity and composition of bacterial communities in sub-seafloor fluids at a deep-sea hydrothermal field of the Suiyo Seamount 査読有り

    Shingo Kato, Kurt Hara, Hiroko Kasai, Takashi Teramura, Michinari Sunamura, Jun ichiro Ishibashi, Takeshi Kakegawa, Toshiro Yamanaka, Hiroyuki Kimura, Katsumi Marumo, Tetsuro Urabe, Akihiko Yamagishi

    Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers　56　(10)　1844-1855　2009年10月

    DOI： 10.1016/j.dsr.2009.05.004 　

    ISSN：0967-0637

  88. A new age model for the sediment cores from Academician ridge (Lake Baikal) based on high-time-resolution AMS 14C data sets over the last 30 kyr: Paleoclimatic and environmental implications 査読有り

    Takahiro Watanabe, Toshio Nakamura, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Mitsugu Nishimura, Makoto Shimokawara, Tetsuya Matsunaka, Ryoko Senda, Takayoshi Kawai

    Earth and Planetary Science Letters　286　(3-4)　347-354　2009年9月15日

    DOI： 10.1016/j.epsl.2009.06.046 　

    ISSN：0012-821X

  89. A new age model for the sediment cores from Academician ridge (Lake Baikal) based on high-time-resolution AMS C-14 data sets over the last 30 kyr: Paleoclimatic and environmental implications 査読有り

    Takahiro Watanabe, Toshio Nakamura, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Mitsugu Nishimura, Makoto Shimokawara, Tetsuya Matsunaka, Ryoko Senda, Takayoshi Kawai

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS　286　(3-4)　347-354　2009年9月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2009.06.046 　

    ISSN：0012-821X

    eISSN：1385-013X

  90. High-time resolution AMS 14C data sets for Lake Baikal and Lake Hovsgol sediment cores: Changes in radiocarbon age and sedimentation rates during the transition from the last glacial to the Holocene 査読有り

    Takahiro Watanabe, Toshio Nakamura, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Kazuho Horiuchi, Ryoko Senda, Takefumi Oda, Mitsugu Nishimura, Genki Inoue Matsumoto, Takayoshi Kawai

    Quaternary International　205　(1-2)　12-20　2009年8月15日

    DOI： 10.1016/j.quaint.2009.02.002 　

    ISSN：1040-6182

  91. High-time resolution AMS C-14 data sets for Lake Baikal and Lake Hovsgol sediment cores: Changes in radiocarbon age and sedimentation rates during the transition from the last glacial to the Holocene 査読有り

    Takahiro Watanabe, Toshio Nakamura, Fumiko Watanabe Nara, Takeshi Kakegawa, Kazuho Horiuchi, Ryoko Senda, Takefumi Oda, Mitsugu Nishimura, Genki Inoue Matsumoto, Takayoshi Kawai

    QUATERNARY INTERNATIONAL　205　12-20　2009年8月

    DOI： 10.1016/j.quaint.2009.02.002 　

    ISSN：1040-6182

    eISSN：1873-4553

  92. Microbial communities in iron-silica-rich microbial mats at deep-sea hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough 査読有り

    Shingo Kato, Chiyori Kobayashi, Takeshi Kakegawa, Akihiko Yamagishi

    Environmental Microbiology　11　(8)　2094-2111　2009年8月

    DOI： 10.1111/j.1462-2920.2009.01930.x 　

    ISSN：1462-2912

    eISSN：1462-2920

  93. Contrast ecosystem between aerobic and anaerobic bacteria recorded in 3.0 Ga sedimentary rocks of the Atikokan-Lumby Lake area, Canada

    T. Kakegawa, M. Saito

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　73　(13)　A614-A614　2009年6月

    ISSN：0016-7037

  94. Microbial Communities in Sulfide Structures of Active and Inactive Vents at Deep-sea Hydrothermal Fields at the Southern Mariana Trough. 査読有り

    Kato,S, Takano,Y, Kakegawa,T, Oba,H, Inoue,K, Kobayashi,C, Utsumi,M, Marumo,K, Kobayashi,K, Ito,Y, Ishibashi,J.-I, Yamagishi,A

    Environmental Microbiology　doi:10.1111/j.1462-2920.　2009年2月

  95. Stable isotope characterization of fluids from the Lake Chany complex, western Siberia, Russian Federation 査読有り

    C. Mizota, H. Doi, E. Kikuchi, S. Shikano, T. Kakegawa, N. Yurlova, A. K. Yurlov

    Applied Geochemistry　24　(2)　319-327　2009年2月

    DOI： 10.1016/j.apgeochem.2008.10.009 　

    ISSN：0883-2927

  96. 冥王代後期の大気海洋組成への後期重爆撃の影響

    古川 善博, 関根 利守, 大庭 雅寛, 掛川 武, 中沢 弘基

    日本地球化学会年会要旨集　56　273-273　2009年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.56.0.273.0 　

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    <BR>１．はじめに<BR>冥王代の地球大気組成は海洋形成前のマグマオーシャンからの脱ガスによる寄与が大きく、二酸化炭素と窒素を主成分とする弱酸化的な大気であったと考えられている。原始海洋は42億年以上前に形成され、40－38億年前には後期重爆撃と呼ばれる隕石の大量衝突の存在が示唆されている。現在、地球上で見つかっている隕石の大部分は普通コンドライトと呼ばれるもので、この隕石の組成は約10wt%の金属鉄を含んでいるため、初期地球大気に比べ還元的と考えられる。後期重爆撃で原始海洋に普通コンドライトが多量に衝突し、隕石―海洋―大気間での化学反応が起これば多種多量の有機物の生成が期待できる。著者らはこの現象を模擬した実験によりカルボン酸、アミン、グリシンの生成を示唆した。しかし、この実験の生成物分析においては、カルボン酸、アミン、アミノ酸のみを測定対象としたため、その他の有機物の生成は確認されていない。本研究では、隕石の海洋衝突模擬実験において生成する揮発性有機物の解明をとおして、それらが初期地球環境と生命の起源に与える影響を議論する。<BR>２．実験<BR>普通隕石の海洋衝突を模擬するため、隕石模擬物質：鉄、ニッケル、炭素(13C)と水、窒素を充填した金属製の容器に一段式火薬銃を用いて約1 km/sの衝突を与えた。この容器を回収し、生成物のうち揮発性物質を抽出し、GC/MSを用いて分析を行った。<BR>３．結果と考察<BR>GC/MS分析の結果、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素（メタン、エタン、プロパンなど）、アルコール（メタノール、イソプロパノール）、アルデヒド、二トリルなど、先行研究では生成が明らかでない揮発性物質の生成を確認した。これらのうち揮発性有機物の生成量は先行研究で生成を確認した有機物の総量と比較して有意に多いことが明らかになった。隕石の海洋衝突により隕石中の無機炭素が多量の有機物に変換されるということは、隕石の後期重爆撃が生命起源となる有機物を供給するだけではなく、多量の低分子有機物を地表に供給することを意味する。この現象は大気、海洋組成に大きな影響を与えたと考えられ、これらの有機物を原料として、更なる隕石衝突などをエネルギー源として生命の誕生に重要な有機分子が生成する可能性が示唆される。<BR>

  97. ペルム紀末大量絶滅時のパンサラッサ海遠洋域における硫化物硫黄同位体比変動

    高橋 聡, 海保 邦夫, 渡邊 隆広, 掛川 武, 大庭 雅寛

    日本地球化学会年会要旨集　56　305-305　2009年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.56.0.305.0 　

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    ペルム紀末に起きた大量絶滅の層準からは，炭酸塩岩中の硫酸塩の硫黄同位体比の負異常が各地で報告されているが，当時の遠洋域深海相の硫黄同位体比の信頼のおける連続的なデータはこれまで示されてこなかった．演者らは北部北上帯に残された連続性の保存がよいペルム紀/三畳紀境界層セクション（安家森セクション-2）の堆積物試料を用いて遠洋域深海相におけるペルム紀後期から前期三畳紀にかけての硫化物硫黄同位体比変動曲線を示し，ペルム紀末の硫黄収支について考察する．

  98. Biomolecule formation by oceanic impacts on early Earth 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Toshimori Sekine, Masahiro Oba, Takeshi Kakegawa, Hiromoto Nakazawa

    Nature Geoscience　2　(1)　62-66　2009年1月

    DOI： 10.1038/ngeo383 　

    ISSN：1752-0894

    eISSN：1752-0908

  99. 河口汽水域を利用する魚類の食物源 招待有り 査読有り

    伊藤絹子, 掛川武

    安定同位体スコープで覗く海洋生物の生体　159　70-84　2008年10月1日

  100. Geochemistry of sulfide chimneys and basement pillow lavas at the southern mariana trough (12.55°N-12.58°N) 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Motoo Utsumi, Katsumi Marumo

    Resource Geology　58　(3)　249-266　2008年9月1日

    出版者・発行元： Blackwell Publishing Ltd

    DOI： 10.1111/j.1751-3928.2008.00060.x 　

    ISSN：1344-1698

  101. Impact synthesis of organic compounds: Implication for their mass production on the early Earth 査読有り

    Y. Furukawa, T. Sekine, M. Oba, T. Kakegawa, H. Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　72　(12)　A286-A286　2008年7月

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  102. Contrast compositions of minerals, kerogens and lipid-biomarkers in 1.9 Ga shallow- and deep-water sedimentary rocks of the Gunflint Formation, Canada 査読有り

    A. Ishida, T. Kakegawa, M. Oba

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　72　(12)　A412-A412　2008年7月

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  103. Contrast occurrence of banded iron formations in western part of Isua Spracrustal Belt, West Greenland 査読有り

    Y. Ohtomo, T. Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　72　(12)　A702-A702　2008年7月

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  104. Prebiotic polymerization of amino acids on the early Earth: Chemical evolution in the Hadean oceanic crusts 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Shohei Ohara, Taketo Ishiguro, Hiroki Abiko, Hiromoto Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　72　(12)　A444-A444　2008年7月

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  105. Timing and magnitude of early Aptian extreme warming: Unraveling primary δ18O variation in indurated pelagic carbonates at Deep Sea Drilling Project Site 463, central Pacific Ocean 招待有り 査読有り

    Atsushi Ando, Kunio Kaiho, Hodaka Kawahata, Takeshi Kakegawa

    Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology　260　(3-4)　463-476　2008年4月

    DOI： 10.1016/j.palaeo.2007.12.007 　

    ISSN：0031-0182

  106. Timing and magnitude of early Aptian extreme warming: Unraveling primary delta O-18 variation in indurated pelagic carbonates at Deep Sea Drilling Project Site 463, central Pacific Ocean 査読有り

    Atsushi Ando, Kunio Kaiho, Hodaka Kawahata, Takeshi Kakegawa

    PALAEOGEOGRAPHY PALAEOCLIMATOLOGY PALAEOECOLOGY　260　(3-4)　463-476　2008年4月

    DOI： 10.1016/j.palaeo.2007.12.007 　

    ISSN：0031-0182

    eISSN：1872-616X

  107. Stable isotopic characterization of carbon, nitrogen and sulfur uptake of Acharax japonica from central Japan 査読有り

    Toshiro Yamanaka, Chitoshi Mizota, Kazuyo Matsuyama-Serisawa, Takeshi Kakegawa, Jun Ichi Miyazaki, Mami Mampuku, Hiroaki Tsutsumi, Yoshihiro Fujiwara

    Plankton and Benthos Research　3　(1)　36-41　2008年2月

    DOI： 10.3800/pbr.3.36 　

    ISSN：1880-8247

  108. 高温高圧条件での前生物的ペプチドの生成：初期地球のダイナミクスの重要性

    掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　55　10-10　2008年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.55.0.10.0 　

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    ペプチドをいかなる条件で作り出すかは、生命起源において最も重要な問題である。さらにどのような地質条件がペプチド生成に適していたかも、明確な答えは存在しない。そこで本研究では高温高圧条件に着目し各種実験を行った。その結果、グリシン，ヴァリン，アスパラギン酸の高度重合が確認された。このことは冥王代地球の海洋底深部でペプチドが生成された可能性を示す結果である。

  109. 古細菌由来のエーテル脂質による地球環境解析：暁新世/始新世境界の地球温暖化事変と海底熱水孔における微生物活動の解析への貢献

    大庭 雅寛, 海保 邦夫, 掛川 武, 山本 正伸, 坂田 将, 古川 善博, 佐藤 誠悟

    日本地球化学会年会要旨集　55　21-21　2008年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.55.0.21.0 　

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    古細菌由来のエーテル脂質を存在状態別に分析する手法を用いて、現世や地質時代の様々な試料について有機地球化学的研究を行った。1.暁新世/始新世の地球温暖化事変期（PETM）の堆積物中に含まれるテトラエーテル脂質を分析し、その濃度からTEX86を算出し、当時の海洋表層温度を推定した。その結果、PETM最初期に寒冷化を挟む２回の温暖化事変が起きたことが判明した。2.水曜海山の人口熱水孔から採取された沈殿物中のエーテル脂質を分析した結果、メタン菌に特徴的なエーテル脂質を検出した。他のバイオマーカー分析や鉱物分析などの結果も合わせて考察した結果、人工熱水孔内における微生物活動は多様性に富み、非常に活発であったことが判明した。

  110. 38～30億年前の海洋性堆積岩に記録された初期生物圏発達史:微少領域安定同位体分析による制約

    掛川 武

    日本地球化学会年会要旨集　55　385-385　2008年

    出版者・発行元： 日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.55.0.385.0 　

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    初期地球の海洋環境で形成された岩石は、グリーンランド、オーストラリア、カナダなどで見いだされる。これら岩石を詳細に分析することにより、地球上に誕生した最初の生命や初期生物の進化様式に関する情報を得ることができる。初期地球生物進化における最重要課題の一つが、嫌気的生物圏から好気的生物圏への移り変わりの時期である。本講演では安定同位体微少領域分析で得られたデータを紹介しつつ、この問題に対する新説を展開する。特に３８億年前のグリーンランドイスア地域、３０億年前のカナダスティープロック地域で得られた炭素硫黄同位体データを紹介する。

  111. 秋田県北鹿地域黒鉱胚胎層上部泥岩中に見られるフランボイダル黄鉄鉱と古環境推定

    深澤 翠, 掛川 武

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2008　168-168　2008年

    出版者・発行元： 日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/jakoka.2008.0.168.0 　

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    黒鉱上盤泥岩中は約1300万年前に堆積し、泥岩中にフランボイダル黄鉄鉱がみられる。フランボイダル黄鉄鉱のサイズ分布と地質環境を対応させた結果、(1)黒鉱形成時及び黒鉱形成直後、海底近傍が貧酸素又はH2S-richな状態になった、(2)黒鉱形成から数百万年後には海底近傍は酸化的であった、事が示唆される。これは黄鉄鉱の硫黄同位体比と調和的である。H2S-richな海洋環境(黒鉱形成時)では、海水中での硫酸還元―硫黄酸化により硫黄同位体比が極端に軽く、酸化的な環境(黒鉱形成後)では、堆積物中の硫酸還元により黄鉄鉱が形成した事を示している。この事から、黒鉱形成時に近い時期ほど、微生物による硫黄代謝が海水中で活発に行われていたと推定される。

  112. 初期地球のダイナミクスが最初の生命を作った

    掛川 武

    日本地質学会学術大会講演要旨　2008　32-32　2008年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本地質学会

    DOI： 10.14863/geosocabst.2008.0.32.0 　

    ISSN：1348-3935

  113. 隕石構成鉱物、水および窒素の衝突反応による有機分子の生成

    古川 善博, 関根 利守, 大庭 雅寛, 掛川 武, 中沢 弘基

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2008　22-22　2008年

    出版者・発行元： 日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/jakoka.2008.0.22.0 　

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    生命誕生前の地球における有機分子の出現は化学進化の第一段階と考えられてきた。しかし、二酸化炭素、窒素を主成分とする弱酸化的大気を原料として、有機物生成は非常に困難であることが分っている。本研究では隕石の海洋衝突を作業仮説として、その模擬実験により生体有機分子が生成し得るかどうかを検証する。実験は一段式火薬銃を用い、衝突回収実験を行い。出発試料は鉄、ニッケル、炭素(13C)の混合粉末に水を加えたものをステンレス製の試料容器に窒素ガスと共に封入した。衝突後の試料は水に抽出し、LC/MSによるアミン、アミノ酸の分析を、GC/MSによるカルボン酸の分析を行った。この結果、13Cから構成された種々のカルボン酸、アミンの生成を確認した。さらに、アンモニアを含む試料においてはグリシンの生成も確認した。この結果、初期地球において隕石の海洋衝突が生体有機物分子生成としての有効な機構であったことが示唆される。

  114. 初期地球環境で最も重要な岩石―水反応：隕石海洋衝突

    掛川 武, 関根 利守, 古川 善博, 中沢 弘基

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2008　23-23　2008年

    出版者・発行元： 日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/jakoka.2008.0.23.0 　

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    初期地球環境を特徴付ける現象として隕石後期重爆撃がある。およそ４２億年前から海洋が存在し地球表層を覆っていたことは広く受け入れられている。すなわち後期重爆撃時の隕石の主要な衝突対象が海洋であった可能性を意味している。そうした環境では、隕石（岩石）と海水の高エネルギー下での反応が促進されることが期待されるが、その初期地球環境に対する影響に関しては未知であった。そこで本研究では衝撃圧縮実験を行い後期隕石重爆撃を模擬し、その初期地球環境への影響を評価した。

  115. Radiocarbon chronology of a sediment core from Lake Pumoyum Co in the southeastern Tibetan plateau 査読有り

    T. Watanabe, T. Nakamura, M. Nishimura, T. Matsunaka, M. Minami, T. Kakegawa, F. W. Nara, L. Zhu

    INTERNATIONAL ASSOCIATION OF THEORETICAL AND APPLIED LIMNOLOGY, VOL 30, PT 4, PROCEEDINGS　30　611-614　2008年

    ISSN：0368-0770

  116. Geochemistry of sulfide chimneys and basement pillow lavas at the Southern Mariana Trough (12.55 degrees N-12.58 degrees N) 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Motoo Utsumi, Katsumi Marumo

    RESOURCE GEOLOGY　58　(3)　249-266　2008年

    DOI： 10.1111/j.1751-3928.2008.00060.x 　

    ISSN：1344-1698

  117. Paleoredox, biotic and sulfur-isotopic changes associated with the end-Permian mass extinction in the western Tethys 査読有り

    P. Gorjan, K. Kaiho, T. Kakegawa, S. Niitsuma, Z. Q. Chen, Y. Kajiwara, A. Nicora

    Chemical Geology　244　(3-4)　483-492　2007年10月15日

    DOI： 10.1016/j.chemgeo.2007.07.003 　

    ISSN：0009-2541

  118. Paleoredox, biotic and sulfur-isotopic changes associated with the end-Permian mass extinction in the western Tethys 招待有り 査読有り

    P. Gorjan, K. Kaiho, T. Kakegawa, S. Niitsuma, Z. Q. Chen, Y. Kajiwara, A. Nicora

    CHEMICAL GEOLOGY　244　(3-4)　483-492　2007年10月

    DOI： 10.1016/j.chemgeo.2007.07.003 　

    ISSN：0009-2541

    eISSN：1872-6836

  119. Impact-generated ultrafine particles of olivine and serpentine suggesting a source of aerogels in the air of the early Earth 査読有り

    Y. Furukawa, T. Kakegawa, T. Sekine, H. Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　71　(15)　A300-A300　2007年8月

    ISSN：0016-7037

  120. Aerobic and anaerobic microbial ecosystem recorded in the Steep Rock Group, Ontario, Canada 査読有り

    T. Kakegawa, M. Haikawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　71　(15)　A458-A458　2007年8月

    ISSN：0016-7037

  121. Geochemistry and TEM observation of graphite in 3.8 Ga metasedimentary rocks in Isua Supracrustal Belt 査読有り

    Y. Ohtomo, T. Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　71　(15)　A735-A735　2007年8月

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  122. Catalytic potential of silicate, oxide and sulfide minerals for the abiotic polymerization of glycine under high pressure and temperature conditions 査読有り

    Shohei Ohara, Takeshi Kakegawa, Hiromoto Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　71　(15)　A731-A731　2007年8月

    ISSN：0016-7037

  123. Carbon isotope records of terrestrial organic matter and occurrence of planktonic foraminifera from the Albian stage of Hokkaido, Japan: Ocean-atmosphere δ13C trends and chronostratigraphic implications 査読有り

    Atsushi Ando, Takeshi Kakegawa

    Palaios　22　(4)　417-432　2007年7月

    DOI： 10.2110/palo.2005.p05-104r 　

    ISSN：0883-1351

    eISSN：1938-5323

  124. Carbon isotope records of terrestrial organic matter and occurrence of planktonic foraminifera from the Albian stage of Hokkaido, Japan: Ocean-atmosphere delta C-13 trends and chronostratigraphic implications 査読有り

    Atsushi Ando, Takeshi Kakegawa

    PALAIOS　22　(4)　417-432　2007年7月

    DOI： 10.2110/palo.2005.p05-104r 　

    ISSN：0883-1351

    eISSN：1938-5323

  125. Formation of ultrafine particles from impact-generated supercritical water 査読有り

    Yoshihiro Furukawa, Hiromoto Nakazawa, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa

    Earth and Planetary Science Letters　258　(3-4)　543-549　2007年6月30日

    DOI： 10.1016/j.epsl.2007.04.014 　

    ISSN：0012-821X

  126. Pressure effects on the abiotic polymerization of glycine 査読有り

    Shohei Ohara, Takeshi Kakegawa, Hiromoto Nakazawa

    ORIGINS OF LIFE AND EVOLUTION OF BIOSPHERES　37　(3)　215-223　2007年6月

    DOI： 10.1007/s11084-007-9067-4 　

    ISSN：0169-6149

  127. Pressure effects on the abiotic polymerization of glycine 査読有り

    Shohei Ohara, Takeshi Kakegawa, Hiromoto Nakazawa

    Origins of Life and Evolution of the Biosphere　37　(3)　215-223　2007年6月

    DOI： 10.1007/s11084-007-9067-4 　

    ISSN：0169-6149

  128. 初期地球環境と微生物活動の痕跡 招待有り 査読有り

    掛川武

    遺伝　(20)　180-183　2006年12月

  129. Sr / Ca ratios as indicators of varying modes of pelagic carbonate diagenesis in the ooze, chalk and limestone realms 査読有り

    Atsushi Ando, Hodaka Kawahata, Takeshi Kakegawa

    Sedimentary Geology　191　(1-2)　37-53　2006年9月15日

    DOI： 10.1016/j.sedgeo.2006.01.003 　

    ISSN：0037-0738

    eISSN：1879-0968

  130. Sr/Ca ratios as indicators of varying modes of pelagic carbonate diagenesis in the ooze, chalk and limestone realms 査読有り

    Atsushi Ando, Hodaka Kawahata, Takeshi Kakegawa

    SEDIMENTARY GEOLOGY　191　(1-2)　37-53　2006年9月

    DOI： 10.1016/j.sedgeo.2006.01.003 　

    ISSN：0037-0738

    eISSN：1879-0968

  131. Sulfur and carbon isotope analyses of 2.7 Ga stromatolites, cherts and sandstones in the Jeerinah Formation, Western Australia 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Hideyuki Nanri

    Precambrian Research　148　(1-2)　115-124　2006年7月20日

    DOI： 10.1016/j.precamres.2006.03.005 　

    ISSN：0301-9268

  132. Sulfur and carbon isotope analyses of 2.7 Ga stromatolites, cherts and sandstones in the Jeerinah Formation, Western Australia 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Hideyuki Nanri

    PRECAMBRIAN RESEARCH　148　(1-2)　115-124　2006年7月

    DOI： 10.1016/j.precamres.2006.03.005 　

    ISSN：0301-9268

  133. Links of organic carbon cycling and burial to depositional depth gradients and establishment of a snowball Earth at 2.3Ga. Evidence from the Timeball Hill Formation, Transvaal Supergroup, South Africa 招待有り 査読有り

    L. L. Coetzee, Nicolas J. Beukes, Jens Gutzmer, T. Kakegawa

    South African Journal of Geology　109　(1-2)　109-122　2006年6月

    DOI： 10.2113/gssajg.109.1-2.109 　

    ISSN：1012-0750

    eISSN：1996-8590

  134. Chemical and biological evolution of early Earth: Constraints from banded iron formations 招待有り 査読有り

    Hiroshi Ohmoto, Yumiko Watanabe, Kosei E. Yamaguchi, Hiroshi Naraoka, Makoto Haruna, Takeshi Kakegawa, Ken Ichiro Hayashi, Yasuhiro Kato

    Memoir of the Geological Society of America　198　291-333　2006年

    DOI： 10.1130/2006.1198(17) 　

    ISSN：0072-1069

  135. 34億年前の海洋環境で活動した光合成細菌の痕跡・酸素発生型か非酸素発生型か？

    掛川武

    蛋白質核酸酵素　50　64-65　2005年12月

  136. 水曜海山海底熱水域の地下地質構造と硫化物硫黄同位体組成との関係 査読有り

    掛川武, 野田雅一, 丸茂克美

    海の科学　14　(2)　221-235　2005年12月

    出版者・発行元： The Oceanographic Society of Japan

    DOI： 10.5928/kaiyou.14.221 　

    ISSN：0916-8362

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    現在も活発な海底熱水活動を続けている水曜海山の表層部が海底掘削機(BMS)によって掘削された。掘削コアは2&acd;10mの長さにおよび, 地下における熱水脈を貫通している。岩石記載やX線による鉱物解析などの結果, 海底熱水活動が起こっている地下の地質構造が高解像度で明らかになった。その結果, カルデラ中央部では砕屑物を, 東部では溶岩や角礫岩を母岩にして変質が起こり, 特に中央部では粘土化や硫酸塩鉱物によるセメント化が著しく進行している実態が, 明らかになった。さらに, 硫酸塩鉱物によるセメント化はカルデラ底に広くおよんでいることも明らかになった。掘削試料中の硫化鉱物の硫黄同位体組成も東部と中央部で違いがみられ, 中央部のものほど不均質な同位体組成を持つことが解明された。これは地下において海水硫酸と混ざりやすい中央部地下構造の特徴を反映していると考えられる。

  137. 地球・生命ーその起源と進化

    大谷栄治, 掛川武

    共立出版　2005年10月

  138. High yield shock synthesis of ammonia from iron, water and nitrogen available on the early Earth 査読有り

    H Nakazawa, T Sekine, T Kakegawa, S Nakazawa

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS　235　(1-2)　356-360　2005年6月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2005.03.024 　

    ISSN：0012-821X

    eISSN：1385-013X

  139. Analysis of the archaeal sub-seafloor community at Suiyo Seamount on the Izu-Bonin Arc 査読有り

    K Hara, T Kakegawa, K Yamashiro, A Maruyama, JI Ishibashi, K Marumo, T Urabe, A Yamagishi

    SPACE LIFE SCIENCES: CLOSED ECOLOGICAL SYSTEMS: EARTH AND SPACE APPLICATIONS　35　(9)　1634-1642　2005年

    DOI： 10.1016/j.asr.2005.04.111 　

    ISSN：0273-1177

  140. Analysis of the archaeal sub-seafloor community at Suiyo Seamount on the Izu-Bonin Arc 査読有り

    Kurt Hara, Takeshi Kakegawa, Kan Yamashiro, Akihiko Maruyama, Jun Ichiro Ishibashi, Katsumi Marumo, Tetsuro Urabe, Akihiko Yamagishi

    Advances in Space Research　35　(9 SPEC. ISS.)　1634-1642　2005年

    DOI： 10.1016/j.asr.2005.04.111 　

    ISSN：0273-1177

  141. Oceanithermus desulfurans sp. nov., a novel thermophilic, sulfur-reducing bacterium isolated from a sulfide chimney in Suiyo Seamount 査読有り

    Koji Mori, Takeshi Kakegawa, Yowsuke Higashi, Ko Ichi Nakamura, Akihiko Maruyama, Satoshi Hanada

    International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology　54　(5)　1561-1566　2004年9月

    DOI： 10.1099/ijs.0.02962-0 　

    ISSN：1466-5026

  142. Oceanithermus desulfurans sp nov., a novel thermophilic, sulfur-reducing bacterium isolated from a sulfide chimney in Suiyo Seamount 査読有り

    K Mori, T Kakegawa, Y Higashi, K Nakamura, A Maruyama, S Hanada

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY　54　1561-1566　2004年9月

    DOI： 10.1099/ijs.0.02962-0 　

    ISSN：1466-5026

    eISSN：1466-5034

  143. Heavy metal enrichment in Archean carbon-rich samples: Hint to early carbon-metal compounds for enzyme formation? 査読有り

    T Kakegawa, Y Ohtomo, H Nakazawa, M Rosing

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　68　(11)　A799-A799　2004年6月

    ISSN：0016-7037

    eISSN：1872-9533

  144. グリーンランド・イスア地域の岩石に刻まれた初期地球の姿 招待有り

    掛川武

    地質ニュース　596　60-65　2004年5月

  145. GEOCHEMISTRY OF NITROGEN IN VOLCANIC ROCKS ALTERED BY SUBMARINE HYDROTHERMAL ACTIVITIES AT THE SUIYO SEAMOUNT, IZU-OGASAWARA ARC, JAPAN 査読有り

    Noda M, Kakegawa T

    Water Dynamics Synposium, Proceeding, 2004　vol.1　153-156　2004年3月

  146. Importance of water/rock interaction at ancient sub-seafloor regions to supply bio-essential elements to early biota 査読有り

    Kakegawa T

    vol.1　115-116　2004年3月

  147. 微生物学と地球科学のわかちがたい関係 査読有り

    遠藤一佳, 南澤究, 掛川武, 犬伏和之

    科学　74　(2)　166-169　2004年2月

    出版者・発行元： 岩波書店

    ISSN：0022-7625

  148. Geological study of carbonatization of the 3.8 Ga Isua spracrustal Belt and abiological graphite generation.

    大友陽子, 掛川武

    Proceedings of the Second International Workshop, Water Dynamics　1　217-218　2004年

  149. 27~21億年にかけて見いだされた異常な有機炭素同位体組成と初期生命進化 招待有り 査読有り

    掛川武

    岩石鉱物科学　33　(3)　141-145　2004年

    DOI： 10.2465/gkk.33.141 　

    ISSN：1345-630X

    eISSN：1349-7979

  150. Establishment of the phosphorous cycle in early Archean oceans

    T Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　67　(18)　A194-A194　2003年9月

    ISSN：0016-7037

  151. A novel lineage of sulfate-reducing microorganisms: Thermodesulfobiaceae fam. nov., Thermodesulfobium narugense, gen. nov., sp. nov., a new thermophilic isolate from a hot spring 査読有り

    Koji Mori, Hongik Kim, Takeshi Kakegawa, Satoshi Hanada

    Extremophiles　7　(4)　283-290　2003年8月

    DOI： 10.1007/s00792-003-0320-0 　

    ISSN：1431-0651

    eISSN：1433-4909

  152. Stratigraphic carbon isotope fluctuations of detrital woody materials during the Aptian Stage in Hokkaido, Japan: Comprehensive δ13C data from four sections of the Ashibetsu area 査読有り

    Ando A, Kakegawa, T. Takashima, R. Saito T

    21　(8)　835-847　2003年6月

    DOI： 10.1016/S1367-9120(02)00112-8 　

    ISSN：1367-9120

  153. 太古代海洋における硫酸還元菌の活動と生息環境

    掛川 武

    地學雜誌　112　(2)　218-225　2003年4月25日

    出版者・発行元： Tokyo Geographical Society

    DOI： 10.5026/jgeography.112.2_218 　

    ISSN：0022-135X

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Sulfate-reducing bacteria (SRB) are considered to be one of the oldest micro-organisms in the Earth history. Sulfur isotope data of sedimentary pyrite indicate that SRB have been active at least since 3.5 Ga. However, living environments of SRB, such as concentration level of sulfate in the Archean oceans and sulfur flux into Archean oceans, have been debated vigorously.<BR>Detailed sulfur isotope studies were performed on individual pyrite crystals in black shale and chert samples collected from several Archean greenstone belts. Sulfur isotope compositions of pyrite in all samples are fractionated, suggesting their biogenic origin. It is found that some representative sample sets from 2.7 Ga greenstone belts show a good correlation between organic carbon and pyrite sulfur concentrations. These results suggest that Archean oceans have been sulfate-rich at least since 2.7 Ga. This sulfate-rich ocean model conflicts with the sulfate-poor ocean model based on the mass independent fractionation of sulfur isotopes.

  154. 初期地球環境下での微生物進化 査読有り

    掛川武

    日本惑星科学会、遊星人　(3)　14-18　2003年3月

  155. 最古の岩石が秘める生命起源へのヒント 査読有り

    掛川 武

    化学　58　(7)　30-31　2003年

  156. Geochemical cycles of bio-essential elements on the early earth and their relationships to origin of life 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Masakazu Noda, Hideyuki Nannri

    Resource Geology　52　(2)　83-89　2002年6月1日

    DOI： 10.1111/j.1751-3928.2002.tb00121.x 　

    ISSN：1344-1698

  157. Activities of early life in the Archean oceans: influence from submarine hydrothermal activities 査読有り

    Takeshi Kakegawa

    origin of life and geochemistry　50-63　2002年3月

  158. New perspective on Aptian carbon isotope stratigraphy: Data from δ13C records of terrestrial organic matter 査読有り

    Atsushi Ando, Takeshi Kakegawa, Reishi Takashima, Tsunemasa Saito

    Geology　30　(3)　227-230　2002年3月

    DOI： 10.1130/0091-7613(2002)030<0227:NPOACI>2.0.CO;2 　

    ISSN：0091-7613

  159. Influence of submarine hydrothermal activities onto the Archean ocean chemistry and ecosystem.

    T Kakegawa

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　221　U544-U544　2001年4月

    ISSN：0065-7727

  160. Biological activities and evolution of life during early stage of the Earth history: constraints from the stable isotope records 査読有り

    Takeshi kakegawa

    Viva Origino　(28)　191-208　2001年

  161. Biological activities and evolution of life during early stage of the Earth history : Constraints from the stable isotope records 査読有り

    KAKEGAWA Takeshi

    Viva Origino　28　(4)　191　2000年

  162. Sulfur and carbon isotope analyses of the 2.7 Ga Jeerinah Formation, Fortescue Group, Australia 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Yukio Kasahara, Ken Ichiro Hayashi, Hiroshi Ohmoto

    Geochemical Journal　34　(2)　121-133　2000年

    DOI： 10.2343/geochemj.34.121 　

    ISSN：0016-7002

    eISSN：1880-5973

  163. Sulfur isotope evidence for the origin of 3.4 to 3.1 Ga pyrite at the Princeton gold mine, Barberton Greenstone Belt, South Africa 査読有り

    Takeshi Kakegawa, Hiroshi Ohmoto

    Precambrian Research　96　(3-4)　209-224　1999年7月

    DOI： 10.1016/s0301-9268(99)00006-6 　

    ISSN：0301-9268

    eISSN：1872-7433

  164. Sulfur isotope evidence for the origin of 3.4 to 3.1 Ga pyrite at the Princeton gold mine, Barberton Greenstone Belt, South Africa 査読有り

    T Kakegawa, H Ohmoto

    PRECAMBRIAN RESEARCH　96　(3-4)　209-224　1999年7月

    DOI： 10.1016/S0301-9268(99)00006-6 　

    ISSN：0301-9268

    eISSN：1872-7433

  165. Geochemistry of the 2.O Ga Rove Formation, Canada, suggests an early establishment of the modern style elemental cycles mediated by biological activities 査読有り

    KAKEGAWA Takeshi

    Geological Society of America, annual meeting, Abstract with program　(118)　1999年

  166. Origins of pyrites in the～2.5Ga Mt. McRae Shale, the Hamersley District, Western Australia 査読有り

    川井元, 大本洋

    Geochimica Cosmochiemica Acta　62　(19-20)　3205-3220　1998年10月

    DOI： 10.1016/S0016-7037(98)00229-4 　

    ISSN：0016-7037

  167. High activity of sulphate-reducing bacteria in Archean and Proterozoic oceans and an early development of the Phanerozoic-style sulphur cycles 査読有り

    KAKEGAWA Takeshi

    Mineralofical Magazine　(62A)　738-739　1998年

  168. カナダニューファウンドランド島チャペルアイランド層における堆積岩の硫黄同位体地球化学 査読有り

    掛川 武

    アメリカ地質学会誌　29　(6)　116　1997年

  169. 3.4-billion-year-old biogenic pyrites from Barberton, South Africa: Sulfur isotope evidence 査読有り

    Hiroshi Ohmoto, Takeshi Kakegawa, Donald R. Lowe

    Science　262　(5133)　555-557　1993年

    DOI： 10.1126/science.11539502 　

    ISSN：0036-8075

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MISC 76

  1. ガンフリント微化石の新しい形態型,細胞壁構造と元素分布

    SASAKI Kouhei, ISHIDA Akizumi, TAKAHATA Naoto, SANO Yuji, KAKEGAWA Takeshi

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2020　2020年

  2. 20億年前のロシア,Zaonega層に記録された窒素源の不均質性と微生物活動

    石田章純, 笹木晃平, 橋爪光, 掛川武, LEPLAND Aivo

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2020　2020年

  3. 32億年前のバーバートン海域での一次生産者に対する制約:バーバートン,シバヒルズ地域チャートに対する地質学的地球化学的研究

    齊藤光, 石田章純, 掛川武

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2020　2020年

  4. 古原生代ガンフリント層における含微化石堆積岩の鉱物学的および地球化学的研究

    笹木晃平, 石田章純, 掛川武

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2019　2019年

  5. Astrobiology: From the origins of life to the search for extraterrestrial intelligence

    Akihiko Yamagishi, Takeshi Kakegawa, Tomohiro Usui

    Astrobiology: From the Origins of Life to the Search for Extraterrestrial Intelligence　1-465　2019年1月1日

    DOI： 10.1007/978-981-13-3639-3 　

  6. Preface

    Akihiko Yamagishi, Takeshi Kakegawa, Tomohiro Usui

    Astrobiology: From the Origins of Life to the Search for Extraterrestrial Intelligence　v-vi　2019年1月1日

    DOI： 10.1007/978-981-13-3639-3 　

  7. 二次イオン質量分析計を用いた有機物炭素窒素同位体比同時分析法の開発と地質試料への応用について

    石田章純, 石田章純, KITAJIMA Kouki, WILLIFORD Kenneth H, TUITE Michael L, 掛川武, VALLEY John W

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2018　2018年

  8. 秋田および青森の中新世珪質堆積岩に対する地質学的および地質化学的研究:有機物の熟成と石油生成における硫黄の役割

    蛭田衣音, 掛川武, 石田章純

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2018　2018年

  9. カナダ,ガンフリント層に産する約19億年前の微生物化石及び共存鉱物における地球化学的研究

    笹木晃平, 石田章純, 掛川武

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2018　2018年

  10. カナダ・アビティビ緑色岩帯Potterdoal鉱床における硫化物と有機物の地球化学的研究

    大里武, 掛川武, 石田章純

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2018　2018年

  11. 湖底堆積物中のRb/Sr比は気候変動の指標となるか

    奈良 郁子, 渡邊 隆広, 宮原 ひろ子, 加藤 丈典, 掛川 武, 山崎 慎一, 土屋 範芳, WATANABE NARA Fumiko, WATANABE Takahiro, MIYAHARA Hiroko, KATO Takenori, KAKEGAWA Takeshi, YAMASAKI Shin-ichi, TSUCHIYA Noriyosi

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　27　126-128　2016年3月

    出版者・発行元： 名古屋大学宇宙地球環境研究所年代測定研究部

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    The long-term and high time resolution analysis of inorganic elements from Lake Baikal sediment revealed that source provenance of Rb has been changed during last glacial and post glacial period. Simultaneous fluctuations between the Rb/Sr ratio and the mean grain size indicate that the Rb/Sr ratio was influenced from the precipitation change (humidity) during the post glacial period. On the other hand, it can be supposed that the influence of loess sediment on the Rb/Sr ratio was found during the last glacial period. The 200-yr period variation of the Rb/Sr raito was found during the post glacial period. This 200-yr period is very close to those of TSI variation. This result indicates the strong influence of solar irradiance on the precipitation change in Lake Baikal region. 南シベリア南東部に位置するバイカル湖より長さ436cmの堆積物試料を採取し、堆積物中の無機金属元素測定を行った。試料は1cm間隔で切り分けられ、試料間隔ごとの時間解像度は約70年と見積もられる。堆積物中のRb及びSrは、完新世(約11,700年前から現在)にかけて、それぞれKとCaに対して高い相関を示 した。一方、後期更新世(約33,000年前から11,700 年まで)においては、SrとCaは高い相関を示すが、RbとKに相関は見られなかった。乾燥化した時代において、Rbの濃集が起きていたと考えられる。Rb/Sr比の分布は、後期更新世において冬季モンスーン(East Asian winter monsoon)の指標である中国レス堆積物の粒度分布(Sun et al., 2011)とよく対応を示した。寒冷、乾燥期においてバイカル湖堆積物中のRb/Sr比が冬季モンスーンの指標となりうる可能性を示唆している。名古屋大学宇宙地球環境研究所年代測定研究部シンポジウム報告

  12. 衝撃波による鉱物,水,生体分子の相互作用:隕石衝突下のオリビンとアミノ酸水溶液の反応による粒子形状変化

    UMEDA Yuhei, FUKUNAGA Nao, SEKINE Toshimori, KOBAYASHI Takamichi, FURUKAWA Yoshihiro, KAKEGAWA Takeshi

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2016　2016年

  13. 海水準増加期に対応したバイカル湖堆積物(VER99G12)の急激な堆積速度変化

    奈良 郁子, 渡邊 隆広, 掛川 武, 中村 俊夫, 河合 崇欣, Nara Watanabe Fumiko, Watanabe Takahiro, Kakegawa Takeshi, Nakamura Toshio, Kawai Takayoshi

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　26　51-54　2015年3月

    出版者・発行元： 名古屋大学年代測定資料研究センター

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    Lake Baikal sediment cores record the paleoclimatic and biological changes in the continental area corresponding with the global and local climate changes. The global climate records, such as the Younger Dryas event, the Dansgaard-Oeshger cycles and the Heinrich events during the late Quaternary period, have been also observed from the Lake Baikal sediment core. However, the climate response corresponding with the melt water puls-19Ka (MWP-19Ka) has not been observed yet from the Lake Baikal sediment core. Here we show the rapid changes of the sedimentation rate in Lake Baikal sediment core (VER99G12) at around 19 cal ka BP, which were recovered from the 14C analysis of total organic carbon. The sampling site of VER99G12 is located in front of the Selenga River, which provides the largest inflow into the lake. Therefore, the sediment core in this study was mainly composed of the deposition from the Selenga River watershed. Radiocarbon measurements were carried out using the Tandetron AMS system (Model-4130, HVEE) in Center for Chronological Research, Nagoya University. High-time resolution 14C data sets from the sediment core revealed the rapid increase in sedimentation rate corresponding with the global climate warming (MWP-19Ka). The change of grain size and the K/Ti atomic ratios in the core also responded at the period as well. These results suggest the increase in the precipitation in the continental area at around 19000 years ago. 最終氷期最盛期(Last Glacial Maximum: LGM、26.5-19.0 ka, Clark et al., 2009) において、海水準は現在よりも最大約130m低下していたことが報告されている(Yokoyama et al., 2011)。海洋堆積物やサンゴの年代測定結果より、LGM以降から現在の海水準へ上昇するまでの間、急激な海水準上昇イベントが3度(約19,000年前、約14,500年前、約11,500年前)発生したと推定されている(Deschamps et al., 2012; Peltierand Fairbanks 2006; Yokoyama et al., 2000). 一方でこれらの急激な海水準上昇期に、大陸内部における水循環変動がどのように変化したかについては、未だ良く分かっていない.ユーラシア大陸南東部、シベリア地域に位置するバイカル湖は、その地理的特性から地球上で最も鋭敏に日射量変動を受ける地域に位置しており、バイカル湖の湖底堆積物を用いて、特に第四紀の大陸域における環境変動および生物活動変遷が復元されてきた(e.g. Horiuchi et al., 2000, Watanebe et al., 2004, Nara et al., 2014). 本研究では、バイカル湖から採取された堆積物試料(VER99G12、堆積物試料長さ466cm) を用いて、堆積速度の変化からLGM 以降における降水量変動の推定を行い、急激な海水準上昇期に対応した大陸域での降水量増加を明らかにした.名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム報告

  14. カナダオンタリオ州,ガンフリント層中(19億年前)の海洋堆積岩における鉱物学的地球化学的研究

    二階堂映美, 奈良郁子, 土屋範芳, 掛川武

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2015　ROMBUNNO.BCG28‐P15 (WEB ONLY)　2015年

  15. O6-05 衝撃波によるギ酸およびアンモニアからのアミノ酸生成(口頭発表セッション6 表層進化・物質I,口頭発表)

    古川 善博, 鈴木 千月香, 小林 敬道, 関根 利守, 中沢 弘基, 掛川 武

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集　2014　"O6-05"　2014年9月10日

    出版者・発行元： 日本惑星科学会

  16. チベット高原プマユムツォ湖堆積物の無機化学組成による過去約12,500年間のモンスーン活動の復元

    渡邊隆広, 奈良郁子, 松中哲也, 山崎慎一, 土屋範芳, 箕浦幸治, 中村俊夫, 掛川武, FAGEL Nathalie, ZHU Liping, WANG Junbo, 西村弥亜

    日本第四紀学会講演要旨集　44　127　2014年9月5日

  17. 大陸内部湖沼堆積物に記録された最終氷期最盛期における1000年周期降水量変動

    奈良郁子, 渡邊隆広, 掛川武, 箕浦幸治, 堀内一穂, 宮原ひろ子, OBROCHTA Stephen, 山崎慎一, 土屋範芳, 中村俊夫, 志知幸治, 河合崇欣

    日本第四紀学会講演要旨集　44　112　2014年9月5日

  18. 安定硫黄同位体組成(δ34S)を指標とした東北地方太平洋沖地震による津波堆積物の供給源推定

    奈良郁子, 渡邊隆広, 掛川武, 山崎慎一, 井上千弘, 土屋範芳

    日本第四紀学会講演要旨集　44　141　2014年9月5日

  19. 隕石海洋衝突によるアラニンの化学進化に対する酸素分圧の効果

    梅田悠平, 関根利守, 古川善博, 掛川武, 小林敬道

    高圧討論会講演要旨集　55th　2014年

    ISSN： 0917-6373

  20. チベット湖沼堆積物の地球化学・粘土鉱物組成分析による古環境復元

    渡邊 隆広, 奈良 郁子, FAGEL Nathalie, 土屋 範芳, 井上 千弘, 山崎 慎一, 松中 哲也, 中村 俊夫, 箕浦 幸治, ZHU Liping, WANG Junbo, 掛川 武, 西村 弥亜

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2013　30-30　2013年9月5日

    ISSN： 1348-6543

  21. 南アフリカ・バーバトン地域に産出する浅海性縞状鉄鉱層中のクロムの濃集

    大竹翼, 坂本佑樹, 伊藤正一, 圦本尚義, 掛川武

    資源地質学会年会講演会講演要旨集　63rd　34　2013年6月26日

  22. 西グリーンランド・イスア表成岩帯におけるグラファイトの成因と生命の痕跡

    大友陽子, 掛川武, 石田章純

    日本地球化学会年会講演要旨集　60th　2013年

  23. 安定窒素同位体比が示す最終氷期―間氷期におけるバイカル・フブスグル湖内の窒素制限の変化

    奈良郁子, 渡邊隆広, 掛川武, 箕浦幸治, 今井章雄, 堀内一穂, FAGEL Nathalie, 中村俊夫, 河合崇欣

    日本第四紀学会講演要旨集　42　24　2012年8月20日

  24. チベット湖沼堆積物の年代決定とモンスーン活動の復元

    渡邊 隆広, 奈良 郁子, FAGEL Nathalie, 松中 哲也, 中村 俊夫, 箕浦 幸治, ZHU Liping, WANG Junbo, 掛川 武, 西村 弥亜, WATANABE Takahiro, NARA Fumiko Watanabe, MATSUNAKA Tetsuya, NAKAMURA Toshio, MINOURA Koji, KAKEGAWA Takeshi, NISHIMURA Mitsugu

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　23　149-155　2012年3月

    出版者・発行元： 名古屋大学年代測定資料研究センター

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    To reconstruct climatic and environmental changes in the south Tibetan Plateau, a 3.77-m-long sediment core (PY608E-PC) was obtained from Lake Pumoyum Co in August 2006. Because terrestrial plant residues are extremely rare in this core, radiocarbon dating was performed on the total organic carbon fraction. We also estimated the old carbon effect and radiocarbon reservoir age of the total organic carbon fraction. Using these estimates, a new radiocarbon chronology for past climatic changes from ca. 12,500 to 700 cal BP was established. The linear sedimentation rate of the core was founded to be constant at 32.0 cm/kyr, indicating stable sedimentation conditions in Lake Pumoyum Co from the period of the Younger Dryas to the Holocene.名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム報告

  25. シベリア・チベット地域の湖沼から採取した湖底柱状堆積物の放射性炭素年代測定―4:PY608E‐PCコア試料(チベット・プマニユムツォ湖)

    渡邊隆広, 中村俊夫, 西村弥亜, 松中哲也, 奈良郁子, 掛川武, WANG Junbo, ZHU Liping

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　22　191-198　2011年3月

  26. 12 高温高圧環境下におけるアミノ酸の安定性と重合反応(一般講演,第36回学術講演会講演要旨集)

    大竹 翼, 谷口 尚, 古川 善博, 中沢 弘基, 掛川 武

    Viva origino　39　12-12　2011年

    出版者・発行元： 文部省科学研究費総合研究(B)「原始地球上における生命の起源に関する研究」班

    ISSN： 0910-4003

  27. 段階燃焼法によって明らかにされた初期原生代有機物窒素同位体比の二相性

    石田章純, 橋爪光, 掛川武

    日本地球化学会年会講演要旨集　58th　2011年

  28. 初期地球における海洋堆積物中でのアミノ酸の安定性と重合反応

    大竹 翼, 谷口 尚, 古川 善博, 中沢 弘基, 掛川 武

    高圧討論会講演集　51　74-74　2010年10月11日

    ISSN： 0917-6373

  29. 衝突反応による炭素からの有機物生成

    古川 善博, 関根 利守, 掛川 武, 大庭 雅寛, 中沢 弘基

    高圧討論会講演集　51　251-251　2010年10月11日

    ISSN： 0917-6373

  30. 低温熱水から晶出した黄鉄鉱の内部組織の観察

    長瀬 敏郎, 山田 亮一, 掛川 武

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2010　123-123　2010年9月23日

    ISSN： 1348-6543

  31. Enhanced biological nitrogen and sulfur cycles in the stratified 1.9 Ga Gunflint ocean

    A. Ishida, K. Hashizume, M. Oba, T. Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　74　(12)　A447-A447　2010年6月

    ISSN： 0016-7037

  32. Stability of amino acids and peptides during diagenesis on the early Earth

    T. Otake, T. Taniguchi, Y. Furukawa, H. Nakazawa, T. Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　74　(12)　A782-A782　2010年6月

    ISSN： 0016-7037

    eISSN： 1872-9533

  33. チベット高原南東部プマユムツォ湖大島から採取した土壌（陸成堆積物）の^<14>C年代測定

    渡邊 隆広, 中村 俊夫, 西村 弥亜, 松中 哲也, 酒井 貴悠, 堀内 一穂, LIN Xiao, 奈良 郁子, 掛川 武, ZHU Liping, WATANABE Takahiro, NAKAMURA Toshio, NISHIMURA Mitsugu, MATSUNAKA Tetsuya, SAKAI Takahiro, HORIUCHI Kazuho, NARA Watanabe Fumiko, KAKEGAWA Takeshi

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　21　80-86　2010年3月

    出版者・発行元： 名古屋大学年代測定資料研究センター

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    Soil samples from an 85-cm-long continuous section (PY608ES, OS09-B) were collected from an island in Lake Pumoyum Co (southeastern Tibetan Plateau, -5020 m asl). To estimate past environmental conditions of Lake Pumoyum Co during the Holocene, we analyzed ^&lt;14&gt;C ages, stable carbon isotope compositions, and total organic carbon/total nitrogen (TOC/TN) atomic ratios of the soil samples. The ^&lt;14&gt;C measurements were performed with the Tandetron accelerator mass spectrometry system at the Center for Chronological Research, Nagoya University. The ^&lt;14&gt;C concentration in the surface layer (101 percent modern carbon; 5-10 cm soil depth) was nearly modern. A ^&lt;14&gt;C chronology of sequence indicated that continuous soil development began on the island in Lake Pumoyum Co at ca. 5000-6000 cal BP (at 63 cm soil depth, the top of a gravel layer). These results may reflect a decrease in the lake level in the middle Holocene. The age of the obvious lithologic boundary (ca. 5000-6000 cal BP) corresponds to the end of Holocene climate optimum. アジア地域における過去のモンスーン活動を復元するため、2006年および2009年にチベット高原南東部に位置するプマユムツォ湖の大島(28℃34&#039;52&#039;&#039;N, 90℃28&#039;55&#039;&#039;E; altitude, ～5020m asl)において、土壌(陸成堆積層)形成に関する現地調査および土壌試料採取を行った。現在の大島湖岸付近に、礫層と土壌層の明瞭な境界が見られる露頭を発見し、名古屋大学年代測定総合研究センターにおいて、大島から採取した土壌試料の放射性炭素年代測定を行った。本研究により､プマユムツォ湖・大島の湖岸付近における礫層と土壌層の境界年代は約6000-5000calBPであることが推察された。礫層は､現在の大島湖岸付近が水面下であった時代に形成された可能性が高い。約6000-5000 calBPは完新世の気候最適期(ヒブシサーマル期)の終末年代に相当する。従って、約6000-5000cal BP以降におけるモンスーン活動の低下により、プマユムツォ湖の湖水面が低下し、現在の大島湖岸付近に土壌が形成された可能性が考えられる。第22回名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム平成21(2009)年度報告

  34. S2-1 34～27億年前の海底熱水活動と微生物活動との関連 : 海底熱水場は起源の場か進化の場か?(海底熱水系と生命の起原,シンポジウム2,第35回学術講演会講演要旨集)

    掛川 武

    Viva origino　38　28-28　2010年

    出版者・発行元： 文部省科学研究費総合研究(B)「原始地球上における生命の起源に関する研究」班

    ISSN： 0910-4003

  35. 隕石の海洋衝突による初期地球の有機物生成

    古川善博, 関根利守, 大庭雅寛, 掛川武, 中沢弘基

    遊星人　18　226-23　2009年12月

    出版者・発行元： 日本惑星科学会

  36. 最初の地球の海に降り注ぎ込まれた鉄が生命を生んだ

    掛川武

    科学　10　1128-1132　2009年10月1日

    出版者・発行元： 岩波書店

  37. A9 生物有機分子はなぜ粘土鉱物親和的か(口頭発表,一般講演)

    中沢 弘基, 古川 善博, 関根 利守, 大場 雅寛, 掛川 武, 大原 祥平

    粘土科学討論会講演要旨集　(53)　34-35　2009年9月10日

    出版者・発行元： 日本粘土学会

  38. Weak photic-zone euxinia at the end of the Permian in central pelagic Panthalassa as recorded in marine organic carbon isotopes

    S. Takahashi, K. Kaiho, M. Oba, T. Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　73　(13)　A1306-A1306　2009年6月

    ISSN： 0016-7037

  39. Synthesis of organic molecules by ocean impacts on the early Earth

    Y. Furukawa, T. Sekine, M. Oba, T. Kakegawa, H. Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　73　(13)　A405-A405　2009年6月

    ISSN： 0016-7037

  40. Geochemistry of 1.9 Ga gunflint formation in Canada: Unique oceanic environments and microbial activities

    A. Ishida, M. Oba, T. Kakegawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　73　(13)　A572-A572　2009年6月

    ISSN： 0016-7037

  41. シベリア・チベット地域の湖沼から採取した湖底柱状堆積物の放射性炭素年代測定 - 3 : PY608W コア試料(チベット・プマユムツォ湖)

    渡邊 隆広, 中村 俊夫, 西村 弥亜, 松中 哲也, 井筒 康裕, 南 基泰, 奈良 郁子, 掛川 武, Zhu Liping, WATANABE Takahiro, NAKAMURA Toshio, NISHIMURA Mitsugu, MATSUNAKA Tetsuya, IZUTSU Yasuhiro, MINAMI Motoyasu, NARA Watanabe Fumiko, KAKEGAWA Takeshi

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　20　88-92　2009年3月

    出版者・発行元： 名古屋大学年代測定資料研究センター

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    Pumoyum Co is fresh water lake formed by fault action, and located in the southeastern Tibetan plateau (28°34&#039;N, 90°24&#039;E, altitude: ～5030 m asl, lake surface area: 281 km2, maximum water depth: ～65 m). Lake Pumoyum Co has at least 40 m sedimentary sequence, which is believed to cover the latest Quatemary. A first continuous sediment core (PY104PC, core length; 4 m) was taken from the eastern part of Pumoyum Co in the April 2001 for the reconstruction of climatic changes on the area. For Lake Pumoyum Co, preliminary results for ^&lt;14&gt;C ages of plant residues in a sediment core have been reported by Watanabe et al (2008). In the previous ^&lt;14&gt;C chronology, estimation of changes in the sources of plant residues and reservoir effects were insufficient. Therefore, major c1imate boundary layers, such as Bølling- Allerød warm phase, have not been determined. In 2006, a new continuous sediment core (PY608W-PC， core length: 3.9m) was obtained using a piston corer from Lake Pumoyum Co (28°33&#039;14&quot;N; 90°28&#039;17&#039;&#039;E, at a water depth of 50 m). In this study, fine plant residues in the PY608W-PC core were concentrated by wet-sieving (opening, 125μm) and were picked up in order to eliminate the effect of old carbon. ^&lt;14&gt;C dating of the plant residues from the PY608WPC shows that the sediment core contains a continuous record, over the past 19 cal ka BP. The layer with transition into Bølling-Allerød (BA) warm phase from the last glacial period (～15 cal ka BP) was consistent with the obvious lithologic boundary (sudden disappearance for the macrophyte remains in sediment layer)第21回名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム平成20(2008)年度報告

  42. 水曜海山人工熱水噴出孔における古細菌ならびにバクテリア由来の脂質バイオマーカーの炭素同位体分析

    大庭雅寛, 佐藤誠悟, 石田章純, 掛川武, 海保邦夫, 古川善博, 坂田将

    日本地球化学会年会講演要旨集　56th　2009年

  43. 海洋地殻内流体中のZetaproteobacteriaとその重要性

    加藤 真悟, 柳川 勝紀, 砂村 倫成, 高野 淑識, 石橋 純一郎, 掛川 武, 内海 真生, 山中 寿朗, 土岐 知弘, 野口 拓郎, 木村 浩之, 丸茂 克美, 浦辺 徹郎, 山岸 明彦

    日本地球化学会年会要旨集　56　(0)　8-8　2009年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本地球化学会

    DOI： 10.14862/geochemproc.56.0.8.0 　

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    海洋地殻内部の帯水層には，微生物圏が広がっていると考えられている。しかしながら，地殻内微生物生態系の全貌を把握するには至っていない。近年、南部マリアナトラフ熱水域において海底掘削が行われ、それらの掘削孔から熱水（&lt;40C）を採取することに成功した．その熱水試料の16S rRNA遺伝子解析の結果，熱水試料中にZetaproteobacteriaに近縁な真正細菌が存在することがわかった．新たに設計したプローブを用いたFISH法によって，この分類群が，熱水試料中の全原核生物（約10^5 cells/ml）の最大32%を占めることが示された．Zetaproteobacteriaが鉄酸化菌を含む分類群であることを考えると，この分類群は海洋地殻内の鉄酸化に重要な役割を担っている可能性がある．

  44. 110 P002 隕石構成鉱物、水および窒素の衝突反応による有機分子の生成(最優秀発表賞選考,オーラルセッション2,最優秀発表賞選考エントリーポスター,ポスターセッション1)

    古川 善博, 関根 利守, 大庭 雅寛, 掛川 武, 中沢 弘基

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集　2008　10-10　2008年11月1日

    出版者・発行元： 日本惑星科学会

  45. S-32 初期地球のダイナミクスが最初の生命を作った((5)地球生命進化と外宇宙との相互作用,口頭発表,シンポジウム)

    掛川 武

    日本地質学会学術大会講演要旨　115　17-17　2008年9月15日

    出版者・発行元： 日本地質学会

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    生命起源という観点からPanspermia説では説明できない現象が存在する。20種類のアミノ酸をどのように作り出すのか、本当に蒸発環境のみが核酸の糖を作るのに適した環境か、さらに生命へと進化させるエネルギーをどうするかなどである。これら疑問を簡潔に議論してゆく。

  46. O-34 北部北上帯のペルム紀/三畳紀境界層セクションにみられるペルム紀末の放散虫の減少と有機炭素量の増加(4.地球史とイベント大事件4:環境と生命の進化に迫る,口頭発表,一般講演)

    高橋 聡, 山北 聡, 鈴木 紀毅, 海保 邦夫, 大庭 雅寛, 掛川 武, 永広 昌之

    日本地質学会学術大会講演要旨　115　48-48　2008年9月15日

    出版者・発行元： 日本地質学会

    DOI： 10.14863/geosocabst.2008.0.92.0 　

  47. A3 初期地球における粘土鉱物と生物有機分子の起源 : 実証実験(口頭発表,一般講演)

    中沢 弘基, 古川 善博, 関根 利守, 大庭 雅寛, 掛川 武

    粘土科学討論会講演要旨集　(52)　36-37　2008年9月3日

    出版者・発行元： 日本粘土学会

  48. シベリア・チベット地域の湖沼から採取した湖底柱状堆積物の放射性炭素年代測定-2 : PY104, PY409コア試料(チベット・プマユムツォ湖)の年代決定(第20回名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム平成19(2007)年度報告)

    渡邊 隆広, 中村 俊夫, 西村 弥亜, 松中 哲也, 掛川 武, Zhu Liping

    名古屋大学加速器質量分析計業績報告書　19　51-58　2008年3月

    出版者・発行元： 名古屋大学

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    Paleo-climatic records from the Tibetan Plateau provide important clues for understanding the global climate system and the Asian monsoon variability. Paleo-climatic changes in the central, northern and western Tibet have been documented in previous studies of sediments from several lakes (Fontes et al. 1993, Morrill et al., 2006). However, details of the continuous environmental changes during the late Quaternary period, in the southern part on the plateau are still unknown. Lake Pumoyum Co is located in the southeastern Tibetan plateau. In 2001-2004, continuous sediment cores (PY104 and PY409) were taken from the Pumoyum Co for the reconstruction of climatic changes. In this study, we carried out ^&lt;14&gt;C dating and stable carbon isotope measurements of plant residues and TOC from the Pumoyum Co sediment, covering the period from the last glacial to the Holocene. The upper part of the PY104 (180-0 cm depth) was dated as Holocene, using the ^&lt;14&gt;C measurement of the plant residues (after ca. 10 cal ka BP). In this study, the ^&lt;14&gt;C dating of the plant residues revealed that the PY104 contained a record from the end of the last glacial period to the present, over the past 18.9 cal ka BP. The calibrated ages for the plant residues of the PY104 became progressively older, with their depths ranging from 51 to 369 cm. The calibrated ages of the plant residues in the sediments were found to be younger than those of the TOC by ca. 600-7800 yr. This result could have been caused by the relatively large supply of terrestrial organic materials containing old carbon (&quot;old carbon effects&quot; from lake terrace, paleosol and/or stratum with dead ^&lt;14&gt;C).第20回名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム平成19(2007)年度報告&lt;第2部&gt; Proceedings of the 20th symposiumon on Chronological Studies at the Nagoya University Center for Chronological Research\in 2007 日時:平成20 (2008)年1月10日(木)～11日(金) 会場:名古屋大学野依記念学術交流館 Date:January10th-11th, 2008 Venue:Nagoya Uhiversity Noyori Conference Hall

  49. チベット高原南東部・プマユムツォ湖における過去２万年間の有機物循環と環境変動の解析

    渡邊 隆広, 中村 俊夫, 西村 弥亜, 松中 哲也, 奈良 郁子, 掛川 武, ZHU Liping

    日本陸水学会 講演要旨集　73　(0)　264-264　2008年

    出版者・発行元： 日本陸水学会

  50. 第四回日独先端科学シンポジウム：新しい伝統の予感

    掛川武

    学術月報　61　(1)　59-61　2008年1月1日

    出版者・発行元： 日本学術振興会

    ISSN： 0387-2440

  51. 衝撃によるオリビンと水からのサーペンティン生成実験 : 原始太陽系における水運搬媒体生成の可能性

    古川 善博, 掛川 武, 関根 利守, 中沢 弘基

    日本鉱物学会・学術講演会,日本岩石鉱物鉱床学会学術講演会講演要旨集　2007　71-71　2007年9月22日

    ISSN： 1348-6543

  52. 湖底堆積物の安定同位体比および放射性炭素年代測定によるチベット南西部・プマユムツォ湖の古環境変動解析

    渡邊 隆広, 中村 俊夫, 西村 弥亜, 松中 哲也, 掛川 武, 奈良 郁子, ZHU Liping

    日本陸水学会 講演要旨集　72　(0)　90-90　2007年

    出版者・発行元： 日本陸水学会

    DOI： 10.14903/jslim.72.0.90.0 　

  53. A delta S-34(sulfate) increase at the Frasnian-Famennian (Late Devonian) transition

    P. Gorjan, T. Kakegawa, J. -G. Casier, K. Kaiho

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　70　(18)　A210-A210　2006年8月

    DOI： 10.1016/j.gca.2006.06.422 　

    ISSN： 0016-7037

  54. 西オーストラリアMt. Roe Basalt(27.7億年前)に挟在する堆積岩中の準安定な硫化鉱物とその意義(4.地球史とイベント大事件-1 初期地球の時代から変化していった地球環境変遷史を地球史上の大イベントから考える)

    新妻 祥子, 掛川 武, 長瀬 敏郎, 根建 心具

    日本地質学会学術大会講演要旨　2005　(0)　59-59　2005年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本地質学会

    DOI： 10.14863/geosocabst.2005.0_59_1 　

    ISSN： 1348-3935

  55. B2. モンモリロナイト触媒による高圧下でのペプチド合成(第48回粘土科学討論会発表論文抄録)

    大原 祥平, 掛川 武, 中沢 弘基

    粘土科学　44　(2)　91-92　2004年12月16日

    出版者・発行元： 日本粘土学会

    ISSN： 0470-6455

  56. オーストラリア、ピルバラ、27.7億年前のマウントロー玄武岩の岩石磁気

    根建 心具, 榊 施祝, 新妻 祥子, 小玉 一人, 掛川 武

    日本鉱物学会・学術講演会,日本岩石鉱物鉱床学会学術講演会講演要旨集　2004　250-250　2004年9月22日

    ISSN： 1348-6543

  57. オーストラリア、ピルバラ、27.7億年前のマウントロー玄武岩の熱水循環システム

    根建 心具, 杉田 武洋, 根建 洋子, 掛川 武, 新妻 祥子, 寺嶋 和也, 野崎 順兵, 大本 洋

    日本鉱物学会・学術講演会,日本岩石鉱物鉱床学会学術講演会講演要旨集　2004　266-266　2004年9月22日

    ISSN： 1348-6543

  58. 11 初期地球ダイナミックスと生物有機分子の進化

    中沢 弘基, 掛川 武, 大原 祥平, 古川 善博

    Viva origino　32　(1)　12-12　2004年

    出版者・発行元： 文部省科学研究費総合研究(B)「原始地球上における生命の起源に関する研究」班

    ISSN： 0910-4003

  59. 13 続成作用温度圧力下でのアミノ酸の脱水重合 : 海洋堆積物内部における化学進化の可能性

    大原 祥平, 古川 善博, 掛川 武, 中沢 弘基

    Viva origino　32　(1)　14-14　2004年

    出版者・発行元： 文部省科学研究費総合研究(B)「原始地球上における生命の起源に関する研究」班

    ISSN： 0910-4003

  60. 12 グラファイトからのアミノ酸生成 : 初期海洋への隕石衝突と生物有機分子の起源

    古川 善博, 大原 祥平, 掛川 武, 中沢 弘基

    Viva origino　32　(1)　13-13　2004年

    出版者・発行元： 文部省科学研究費総合研究(B)「原始地球上における生命の起源に関する研究」班

    ISSN： 0910-4003

  61. 西オーストラリア、Salgash地域、Towers層における鉱化作用

    北薗 智, 根建 心具, 新妻 祥子, 掛川 武

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2004　(0)　93-93　2004年

    出版者・発行元： 日本鉱物科学会

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    Pilbara Craton, Western Australia, consists of two different tectonic components; an older Archean granite-greenstone basement formed 3.6 and 2.8 Ga, occupying the east Pilbara and an unconformably overlying Archean-Proterizoic volcano sedimentary sequence called the Mount Bruce Supergroup occupying the Hamasley Basin. Pilbara Craton is one of the most important regions in the world to understand the evolution of early Earth, because the geological history is well preserved through the metamorphism of low grade. In the east Pilbara, the most conspicuous structures are broad domal granitoid complex separated by narrow synformal greenstone belts, and a model of continuous lithostratigraphy in the greenstones in which the dominant structures were produced by multi-stage granitoid diapirism. The Marble Bar greenstone belt is distributed around the Mount Edgar of granitoid pluton, and numerous hydrothermal gold veins are distributed in the greenstone near the boundary of pluton. Also base-metal veins and volcanogenic sedimentary type deposits are located in the same area. In this study, we examined the hydrothermal mineralization observed in the core samples of the Marble Bar greenstone belt, drilled at the Salgash area by the Archean Biosphere Drilling Project (ABDP).The Salgash drill hole is composed of tuff breccias with numerous fragments of black shale of 100 m in thickness, alternation of sandstone and shale of 40 m in thickness, basaltic lava and tuff of 30 m in thickness, and shale and sandstone of 110m in thickness with some sills of basalt and ultramafic rock. The rocks had been metamorphosed, and the grade is near the boundary between green schist and amphibolite facies. Low REE content (43 to 88 ppm), low La/Yb ratio (6.3 to 14.3), and high Eu/Eu* ratio (0.9 to 1.3) of the volcanic rocks are ordinal as the basaltic rock in Archean greenstone belts. On the other hand, these rocks show extremely high values of Cr (1500ppm), Ni (700ppm), Co (70 ppm), and Zn (600 ppm). The C isotopic ratios of carbonate in the volcanic rocks are around –3.8 permil. The clastic sediment sandstone and black shale show similar features, although the absolute values are slightly different. These data suggest that the clastic sediments had drived mainly from the volcanic rocks. The C isotopic ratios of organic carbon in the black shale are from –26 to –30 permil.Horizontal veins are often recognized in the clastic sediments, and are composed of quartz, calcite, sphalerite, pyrite, arsenopyrite, pyrrhotite and chalcopyrite. The C isotopic ratios of vein carbonates are from –4.6 to –5.2 permil. The S isotopic ratios of sulfide minerals are concentrated from –1.5 to +0.9 permil. The homogenization temperature of fluid inclusion in quartz vein ranges from 150 to 250 degree with the average of about 200 degree centigrade. And the fluids are composed of H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, CH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; and C.

  62. B8 堆積物続成過程におけるアミノ酸の高分子化とモンモリロナイトの変化

    大原 祥平, 掛川 武, 中沢 弘基

    粘土科学討論会講演要旨集　(47)　104-105　2003年9月24日

    出版者・発行元： 日本粘土学会

  63. Archaeal community in the hydrothermal system at Suiyo Seamount on the Izu-Ogasawara arc

    H Kasai, K Hara, T Kakegawa, A Maruyama, J Ishibashi, K Marumo, K Yamashiro, S Itahashi, T Urabe, A Yamagishi

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　67　(18)　A202-A202　2003年9月

    ISSN： 0016-7037

    eISSN： 1872-9533

  64. Microbial community under a hydrothermal system revealed by the analysis of water samples collected from bored holes

    A Yamagishi, H Kasai, K Hara, K Yamashiro, S Itahashi, T Kakegawa, A Maruyama, J Ishibashi, K Marumo, T Urabe

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　67　(18)　A548-A548　2003年9月

    ISSN： 0016-7037

  65. High pressure and temperature polymerization of amino acids suggesting a role of depth in the crust for chemical evolution

    S Ohara, T Kakegawa, H Nakazawa

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　67　(18)　A349-A349　2003年9月

    ISSN： 0016-7037

  66. A28 トベライト(アンモニウムマイカ)の高温高圧下での安定性

    大原 祥平, 掛川 武, 赤石 實, 中沢 弘基

    粘土科学　42　(3)　177-177　2003年3月28日

    出版者・発行元： 日本粘土学会

    ISSN： 0470-6455

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    現世の海洋堆積物は主に粘土鉱物と有機物から構成され,プレートの運動により沈み込み帯から地球内部に運び込まれている.本研究では,有機物(L-アラニン)を吸着および包接した粘土鉱物(Na-モンモリロナイト)を海洋堆積物のモデルとして,地下100kmを想定した圧力2.5GPa,温度250℃から450℃で処理した結果,モンモリロナイトがトベライト(アンモニウムマイカ)に変化していることを確認した.

  67. 29-C-03 水曜海山チムニーより単離した新規硫黄還元細菌Oceanithermus sp.(分類・系統解析,一般講演)

    森 浩二, 掛川 武, 東 陽介, 中村 光一, 丸山 明彦, 花田 智

    日本微生物生態学会講演要旨集　(19)　150-150　2003年

    出版者・発行元： 日本微生物生態学会

  68. A28 トベライト(アンモニウムマイカ)の高温高圧下での安定性

    大原 祥平, 掛川 武, 赤石 實, 中沢 弘基

    粘土科学討論会講演要旨集　(46)　92-93　2002年9月19日

    出版者・発行元： 日本粘土学会

  69. A-50 鳴子温泉バイオマットの解析と新規硫酸塩還元菌の単離(群集構造解析3/分類・系統解析,口頭発表)

    森 浩二, 掛川 武, 花田 智

    日本微生物生態学会講演要旨集　(18)　67-67　2002年

    出版者・発行元： 日本微生物生態学会

  70. C-09 伊豆・小笠原島弧、水曜海山熱水中における古細菌相の解析(農耕地生態系、水圏生態系、極限環境,第1回ポスター発表)

    原 来人, 掛川 武, 石橋 純一郎, 丸山 明彦, 浦辺 徹郎, 山岸 明彦

    日本微生物生態学会講演要旨集　(18)　129-129　2002年

    出版者・発行元： 日本微生物生態学会

  71. Preface - A special issue devoted to 50th Anniversary Symposium: Mineral Resources, Earth's Environments and Life

    Y Kato, T Urabe, T Kakegawa

    RESOURCE GEOLOGY　52　(2)　81-82　2002年

    DOI： 10.1111/j.1751-3928.2002.tb00120.x 　

    ISSN： 1344-1698

  72. ナノメータ・サイズからの炭酸カルシウムの結晶化メカニズム(<小特集>環境問題と結晶成長)

    塚本 勝男, 徂徠 正夫, 掛川 武

    日本結晶成長学会誌　28　(2)　61-69　2001年6月26日

    出版者・発行元： 日本結晶成長学会

    DOI： 10.19009/jjacg.28.2_61 　

    ISSN： 0385-6275

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    The interfacial tension, γ, between crystals and the solution plays a key role for the rate of nucleation of crystals. Attempts have been made to measure the value by measuring the incubation time for nucleation and the 1 /σ^2 where a is the supersaturation of the solution. The discrepancy of γvalues under gravity and under microgravity was interpreted as the dominant heterogeneous nucleation under gravity, whereas under microgravity homogeneous nucleation is dominant. Theγvalue can be varied by adding some impurities to the solution, which not only changes crystallization rate but also modifies the polymorphs. Since the change ofγis the result of modification of the growing/ dissolving interface, extensive AFM works have been done on calcite surface. Some AFM works and DLS works have been reviewed, so that the importance of theγvalue could be realized.

  73. 445 鳴子温泉由来バイオマットより単離した新規高温性細菌

    森 浩二, 花田 智, 丸山 明彦, 掛川 武

    日本生物工学会大会講演要旨集　13　215-215　2001年

    出版者・発行元： 日本生物工学会

  74. 生命の起源：地球惑星科学の新しい問題

    掛川武

    地球惑星科学連合ニュースレター　5　3-5　2000年5月1日

    出版者・発行元： JpJU

  75. 北海道芦別川流域の空知層群最上部に認められる炭素同位体比変動（OAE1a）

    安渡 敦史, 西 弘嗣, 掛川 武, 高嶋 礼詩, 斎藤 常正

    日本地質学会学術大会講演要旨　1998　(0)　53-53　1998年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本地質学会

    DOI： 10.14863/geosocabst.1998.0_053 　

    ISSN： 1348-3935

  76. -3.4 Ga Biogenic Pyrites and -3.1 Ga Hydrothermal Pyrites at the Princeton Gold Mine, Barberton, South Africa

    KAKEGAWA T., OHMOTO H.

    資源地質　45　(4)　253-253　1995年8月31日

    ISSN： 0918-2454

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書籍等出版物 8

  1. 地球生命誕生の謎

    薮田ひかる監修

    西村書店　2021年6月

  2. アストロバイオロジー : 宇宙に生命の起源を求めて

    山岸, 明彦

    化学同人　2013年3月

    ISBN: 9784759815047

  3. 生命の痕跡を記録した太古の岩石

    掛川武

    化学同人　2013年3月

  4. 地球と生命—地球環境と生物圏進化—

    掛川武, 海保邦夫

    共立出版　2011年

  5. 古生物学辞典

    掛川武

    朝倉書店　2010年7月1日

  6. 安定同位体スコープで覗く海洋生物の生態 : アサリからクジラまで

    富永, 修, 高井, 則之

    恒星社厚生閣　2008年10月

    ISBN: 9784769910831

  7. 河口汽水域を利用する魚類の食物源

    伊藤絹子, 掛川武

    恒星社厚生閣　2008年10月1日

  8. 地球・生命ーその起源と進化

    大谷栄治, 掛川武

    共立出版　2005年10月

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講演・口頭発表等 39

  1. The Earth made the first life（招待講演）

    掛川 武

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  2. Proto-arc model for ribose and nucleotide genesis: information from Isua Supracrustal Belt（招待講演） 国際会議

    掛川 武

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  3. Early oxygenic photosynthesis in 3.2 Ga Fig Tree Group, Barberton Greenstone Belt? 国際会議 招待有り

    掛川 武

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  4. Astrobiology workshop ”Search for life: from early earth to exoplanets” 国際会議

    The tectonic evolution of Isua Supracrustal Belt and its implication to origin of life　2016年12月11日

  5. 地球における生物の痕跡の探査

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  6. 初期海洋への隕石衝突を模擬した有機物合成実験における蛇紋石の影響

    竹内悠人, 古川善博, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  7. 初期地球におけるオリゴヌクレオチドの生成に関する最近の研究と問題点

    古川善博, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  8. ２７億前のカナダシュターバー地域における海底熱水活動の影響を受けた堆積物に見出される微生物活動の痕跡

    國武優樹, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  9. 南アフリカバーバートン地域における３２億年前縞状鉄鉱層と微生物活動の痕跡

    坂井健美, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  10. 生命探査指標としてのブラックチャート：南アフリカバーバートン地域における３２億年前の例

    秋廣直人, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  11. 高温高圧におけるアスパラギン酸のペプチド化実験

    岡田陽介, 古川善博, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  12. カナダ-オンタリオ州ポッター鉱山のVMS鉱床に見られる27億年前の微生物活動の地球化学的痕跡

    小高智太郎, 掛川武

    アストロバイオロジーネットワーク年会　2016年9月22日

  13. Rb/Sr ratio in lake Baikal sediment core: the new geochemicall proxy for east Asian Winter Monsoon Strength during cool climate period. 国際会議

    Nara, F, Yamasaki,S-I, Watanabe,T, Tsuchiya.,N, Miyahara, H, kato.,T, Minoura, K, Kakegawa,T

    Goldschmidt Conference,　2016年6月30日

  14. Formation of life’s building blocks by meteorite impacts 国際会議

    Furukawa,Y, Nakazawa, H, Sekine,T, Kobayashi, T, amd Kakegawa,T

    Goldschmidt Conference　2016年6月30日

  15. Proto-arc model for chemical evolution: Constraints from geological information of Isua Supracrustal Belt. 国際会議

    Goldschmidt Conference　2016年6月29日

  16. Effect pH on aspartic acid peptide formations under high temperature and pressure. 国際会議

    Okada,Y, Furukawa, Y, Kakegawa ,T

    Goldschmidt Conference　2016年6月29日

  17. Effects of serpentine on the organic synthesis in impacts of meteorites on the early ocean. 国際会議

    Takeuchi, Y, Furukawa,Y, Kobayashi, T, Nakazawa,H, Sekine,T, Kakegawa, T

    Goldschmidt Conference　2016年6月29日

  18. The millennium scale monsoon cycles recorded in a sediment core from alpine Tibetan Lake 国際会議

    Watanabe, T, Nara, F.W, Matsunaka T, Minoura, K, Kakegawa,T, Yamasaki, T, Tsuchiya.,N, Nakamura, T, Wang.,J, Zhu. L

    Goldschmidt Conference,　2016年6月29日

  19. Geological and geochemicall study of lower Fug Tree Group in Josefsdal, South Africa 国際会議

    Akihiro, N, Kakegawa, T

    Goldschmidt Conference　2016年6月28日

  20. Bimodal carbon isotope compostions of organic matter at ca. 2.7 Ga Wawa Greenstone belt, Schreiber , Canada 国際会議

    Kunitake,y, Kakegawa, T

    Goldschmidt Conference　2016年6月28日

  21. Biosignature recorded in geochemical correlations between organic matter and Fe-bearing minerals in 3.2 Ga banded iron formations, Barberton Greenstone belt, South Africa 国際会議

    Nakajima, R, Ohtomo, Y, Otake, T, Kekgawa, T, Sato,T

    Goldschmidt Conference　2016年6月28日

  22. Geochemical records of microbial activities in 2.7 Ga volcanogenic massive sulfides at Potter Mine, Abitibi Greenstone Belt, Canada 国際会議

    Odaka,T, Kakegawa,T

    Goldschmidt Conference　2016年6月28日

  23. Geological and geochemical study of banded iron formation in the Fig Tree Group at Eureka Syncline area, Barberton Greenstone belt, South Africa. 国際会議

    Sakai,T, Kakegawa,T

    Goldschmidt Conference　2016年6月28日

  24. Possible Fe (II) fuled microbial ecosystem at the carbonate rich hot spring Okuoku-Hachikuro Onsen, a possible early ocean analog site 国際会議

    Idei,A, Kakegawa, T, McGlynn S

    Goldschmidt Conference　2016年6月28日

  25. Organic synthesis by meteorite impact 国際会議

    Pre-Forum Meeting on Future Cosmochemistry for the JSPS “Science in Japan Forum 2016”　2016年6月9日

  26. ガンフリント層に多量に見いだされるパイロビチュメンが示す初期原生代地球環境 国際会議

    日本地球惑星連合大会　2016年5月24日

  27. Astrobiology 国際会議

    Japan Germany Science Colloquium　2015年12月7日

  28. Department seminar 国際会議

    ケベック大学セミナー　2015年9月24日

  29. 日独先端科学シンポジウムの総括講演 国際会議

    JSPS日独先端科学シンポジウム　2011年11月1日

  30. Early Life 国際会議

    第四回日独先端科学シンポジウム　2007年11月1日

  31. PGMとしての挨拶 国際会議

    日独先端科学シンポジウム　2006年11月2日

  32. 初期地球環境と微生物活動の痕跡

    日本進化学会　2006年7月30日

  33. New theory of oligin of life 国際会議

    日独先端科学シンポジウム　2005年1月26日

  34. Early establishment of the phosphorous cycle 国際会議

    Goldschmidt Conference　2003年9月7日

  35. Kakegawa T. (2002) Subvent Hydrothermal Processes at the Suiyo Submarine Volcano, Japan: Constraints from Sulfur Isotope Compositions of Sulfides and Sulfates 国際会議

    AGU Ocean Science Meeting　2002年2月

  36. Kakegawa T.. (2001) Influence of submarine hydrothermal activities onto the Archean ocean chemistry and ecosystem. 国際会議

    American Chemical Society　2001年4月7日

  37. 掛川 武（2000）先カンブリア紀の海洋化学進化と変動要因

    地球化学会年会　2000年9月

  38. 初期地球環境変動と生命進化との連動

    生命の起源と進化学会　2000年3月

  39. Biological activity in the Archean oceans 国際会議

    西オーストラリア大学特別セミナー　1997年8月

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産業財産権 1

  1. 黒鉛を原料とするアミノ酸の製造方法

    中沢弘基, 関根利守, 中沢暁, 掛川武, 古川善博, 大原祥平

    特許登録4288332号

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 37

  1. 生命の起源に関する研究 競争的資金

    制度名：Grant-in-Aid for Scientific Research

    2001年1月 ～ 継続中

  2. 現世地球表層部での元素循環 競争的資金

    1999年6月 ～ 継続中

  3. 海底熱水域の微生物活動 競争的資金

    制度名：SCF Comprehensive Joint Research (General Research)

    1999年4月 ～ 継続中

  4. 初期地球の大気海洋生物と岩石圏の相互作用 競争的資金

    制度名：Grant-in-Aid for Scientific Research

    1993年4月 ～ 継続中

  5. 初期地球環境による生命材料分子の組み立て

    古川 善博, 伊藤 茜, 掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2026年3月31日

  6. 生命多様化を駆動した前期原生代における特異な有機物循環の解明

    石田 章純, 掛川 武, 橋爪 光

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

  7. Origin of ATP phosphate esters and sulfur thio-esters in early Life

    McGlynn Shawn・E., 掛川 武

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

  8. 初期地球における特異的なリンの元素サイクルと前生物的代謝の成立

    掛川 武, 古川 善博, 石田 章純, 三村 耕一, 大藤 弘明

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

  9. 国際大陸掘削計画による32億年前の生物圏―水圏―大気圏―岩石圏相互作用の解明

    大竹 翼, 石田 章純, 杉谷 健一郎, AGANGI ANDREA, 掛川 武, 大友 陽子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Hokkaido University

    2020年4月1日 ～ 2024年3月31日

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    R3年度はR2年度に現地での新型コロナ感染拡大のため遅れていた科学掘削が開始された。バーバトン地域の4サイト(site 2, 3, 4, 5)において合計7本のコアを掘削した。これらの掘削コアは、当時の海洋環境に関する情報を保持していると考えられる化学堆積岩（縞状鉄鉱層: BIF, ジャスパー）や沿岸域の生態系に関する情報を保存している可能性がある浅海性堆積岩を含んでいる。現地のコア記載も進んでいる。またすでに露頭や稼行中の鉱山で採取済みの岩石試料を使用して分析手法の確立に取り組んだ。鉄 (Fe) およびクロム (Cr) 安定同位体比の分析についてはBIF試料において良好に単離などの前処理を行うことができ、分析条件を確立することができた。Fe同位体比については十数試料の分析が完了しており、その値から海洋からの化学沈澱のシグナルを保持していることが明らかとなった。その同位体変動幅は鉄の酸化沈澱でのみ説明可能であり、32億年まえの浅海域で海洋中の溶存二価鉄が酸化されるプロセスがすでに存在していたと考えられる。また、有機物を抽出して微細構造分析を行ったところフィルム状の有機物を検出し、比較的未熟成であることも明らかとなった。さらにその有機物に含まれている窒素（N）の同位体比を測定したところ、誤差は大きかったが酸素発生光合成細菌の寄与を示唆する同位体的に重たい値を示した。ヨハネスブルグ大学におけるLA-ICP-MSによるジルコンの分析についても条件などを確立し、分析環境を整えた。

  10. 革新的バイオマーカー分析を柱としたシアノバクテリア・真核生物出現時期の制約

    杉谷 健一郎, 石田 章純, 掛川 武, 三村 耕一, 大友 陽子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Nagoya University

    2019年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    本年度は新たに偏光顕微鏡を導入して研究遂行の基盤を整えるとともに、既存試料の酸分解で得られた太古代微化石の回収と分類、予察的分析を行なった。また9月に研究代表者と研究分担者3名の計4名による西オーストラリア・ピルバラクラトンでの調査を行なった。回収した微化石と野外調査とその成果について概要を以下に述べる。 1）回収微化石 技術補佐員を12月から投入し、ファレル珪岩層について2地点から採取した既存試料計100g以上を処理した。酸分解抽出した微化石の総数は推定5000個に及ぶ。またこの回収作業に伴って、数百個のフレキシブルな膜からなる大型球状微化石、ダンベル状、シート状、鎖状等多様な結合様式のレンズ状微化石標本を得ることができ、その一部については永久プレパラートを作成した。大型球状微化石についてはラマン分光分析を行い、コンタミネーションの可能性を排除した。また電子顕微鏡観察によって厚い皮膜、薄い皮膜それぞれで特徴付けられる2タイプがあることが確認できた。 2）野外調査とその成果 野外調査では、微化石産出地点である、ゴールズワージー緑色岩帯のファレル珪岩層、スティルリー・プール層、パノラマ緑色岩帯のスティルリー・プール層の再調査を行った。いずれの地点でも含微化石チャートを複数個採取し、薄片を作成した。その結果抽出作業に供するに十分な微化石を含んでいることがわかった。また既存試料に隕石衝突の痕跡（衝突球体）が認められた層準でも試料採取を行った。その結果、ファレル珪岩層では衝突球体の再発見は叶わなかったが、衝突変成を受けたと考えられるジルコンを大量に含む部位を見出した。またはゴールズワージー緑色岩帯のスティルリー・プール層で衝突球体を発見した。

  11. 初期地球物質が生命起源に果たした役割

    掛川 武, 古川 善博, 小林 敬道

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2018年4月1日 ～ 2021年3月31日

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    初期地球における隕石衝突を模擬した有機分子生成実験を継続して行なった。前年度に整備した分析装置を駆使して実験を行なった。物質材料研究機構の一段式火薬銃を用いた実験で、窒素からの直接アミノ酸生成に成功した。その成果は、論文としてまとめられ、査読中である。同実験で成功した世界初のホルムアルデヒド生成に関しては、現在投稿論文作成中である。東北大学においても高温隕石衝突蒸発雲を模擬した実験を展開し、各種アミンやグリ シンの生成に成功し、その成果は国際アストロバイオロジー会議で公表され、大きな反響を呼んだ。さらに生成物の炭素窒素同位体測定を継続して行い、隕石衝突環境での有機物生成反応経路の特定を行なった。質量分析計の改良も行い、隕石衝突環境での硫黄を含んだ有機分子の生成過程を解明できるようにした。 <BR> 生命起源の化学進化の 中で重要なステップである、アミノ酸のペプチド(タンパク質)化の実験も行なった。高圧条件および高温蒸発条件で実験を展開し、DKPの生成を押さえながらグ リシンの高重合体生成（現時点で世界記録である28量体）に成功した。ただ、その成果はショッキングであり、追試で次年度に検証する必要がある。ペプチドとともに生命起源に重要なヌクレオチド(RNA) 生成メカニズを解明するためにホウ酸に富んだ蒸発環境を模擬したホルモース反応実験も展開した。その結果、粘土鉱物や特定元素存在下で今まで考えられていなかった非アルカリ性条件で、リボースの生成やリン酸化が促進されることがわかった。リン酸化リボース上で核酸塩基も生成され、最終的にヌクレオチドに進化する可能性も新たに見出せた。成果は国際学会などで発表する一方、英語論文として公表した。

  12. 月岩石中カリ長石に含まれる窒素・水素同位体から解読する水惑星・地球の起源と進化

    橋爪 光, 山中 千博, 藤谷 渉, 掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Ibaraki University

    2017年4月1日 ～ 2020年3月31日

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    月は、月－地球系の一部を構成する重要な天体である。月岩石中に水が含まれることが近年明らかになり、月の研究から水惑星・地球の出自を解明できるかもしれない、と考えられつつある。本研究では、月火成岩中カリ長石に捕獲された窒素・水素同位体組成を求めることにより、形成初期の月・岩石圏における揮発性元素の同位体進化史を解読する。この情報から、最有力の月形成仮説であるジャイアント・インパクト形成仮説、あるいは、形成直後の惑星表面に揮発性物質が供給されたとするレイト・ベニア仮説など、月・地球系の形成や水惑星の形成・進化、など地球科学の根幹をなす重要な仮説の検証が可能である。本研究では、月岩石中に広く見られるカリ長石に注目した。還元的な月岩石圏では、窒素はアンモニウムイオンの形で、カリ長石に濃集している可能性が高い。月岩石に見られるカリ長石は典型的に数十ミクロンの大きさのため、カリ長石中に含まれる窒素・水素同位体組成を分析するためには、微小領域同位体分析装置、SIMSを用いる必要がある。SIMS分析において、N- , NO- やNH-の感度は著しく低いことが知られており、窒素は専らCN- の形で分析する。ところが、カリ長石に期待される窒素はアンモニウムの形で含まれるため、炭素が存在しない。本研究においてカリ長石に13Cイオンを人工的に照射することにより、アンモニウム態窒素から13CNイオンを誘発させる分析技法を開発した。今年度の試行において、月隕石中カリ長石の分析で有意な13CNイオンの誘発が確認され、従来SIMSでは見えなかった無機鉱物中窒素を「見える化」することに初めて成功した。

  13. 初期地球が作り組み立てた生体分子

    掛川 武, 古川 善博, 小林 敬道, 関根 利守, 谷口 尚

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2015年4月1日 ～ 2018年3月31日

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    以下の3つの課題に焦点をあてて生命起源に関する鍵となる研究を行った。反応系１：初期地球における隕石海洋衝突模擬実験を行い、アミノ酸、核酸塩基など生体構成主要有機分子が生成されうることを実証した。反応系２：初期地球海底および蒸発堆積物内部を想定したリボースの生成、さらにリボースのヌクレオチド化を試みた。その結果リボースの選択的安定化やヌクレオチド生成に成功した。反応系３：海底堆積物内部を想定したアミノ酸高温高圧脱水重合実験を行い、メチオニンやアスパラギン酸を用いてタンパク質の「骨格」ペプチドの生成に成功した。これら成果は初期地球のダイナミックスが「組み立て」のに重要な役割を果たしたことを示す。

  14. 鉱物をテンプレートとした前生物的RNA生成への挑戦

    古川 善博, 掛川 武, 長瀬 敏郎

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2015年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    本研究では鉱物表面でのヌクレオチドの重合によるオリゴヌクレオチドの生成に挑戦した。テンプレート鉱物はジプサム、カルサイトを用い、４種類のヌクレオチドについて実験を行なった。その結果、一部の実験ではジプサム基盤、ガラス基盤で十数量体のオリゴヌクレオチドが生成した。しかし、再現性や基板による優位な差が確認されないことから、追加実験を行なっている。 また、ホウ酸とリン酸を含む鉱物であるルネバガイトが、ヌクレオシドをリン酸化してヌクレオチドの生成を可能にするということを示した研究はドイツの科学誌Angwandte Chemie International Editionに掲載され表紙にも選ばれた。

  15. 初期地球環境が作り出した前生物的有機圏

    掛川 武, 古川 善博, 関根 利守

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2012年5月31日 ～ 2015年3月31日

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    生命起源に関する前生物的有機分子生成実験を初期地球の情報を生かしながら取り組むことが本研究課題の目的である。具体的には初期地球環境で最も頻繁に起った鉱物・水反応(隕石衝突、海洋堆積物続成作用など)に着目し最新鋭の分析機器を導入し、本組織でしか行えない実験を行う。一段式火薬銃を用いた衝撃圧縮実験、ガスフローラインによる衝突蒸気雲再現実験、高圧炉によるペプチド生成実験、高アルカリ条件でのリボース生成実験を行った。その結果、多種アミノ酸、ペプチド、核酸塩基生成に成功した。リボースの選択的安定化にも成功した。生命起源研究の進展に寄与する重要な成果であった。

  16. 初期海洋環境における一次生産者の特定

    掛川 武, 橋爪 光, 長瀬 敏郎

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2012年4月1日 ～ 2015年3月31日

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    本研究では、38億年（グリーンランドイスア）、32億年（南アフリカバーバートン）および30億年前（カナダスティープロック）の地層が分布する３地域を調査地域として、30億年以前の初期地球海洋環境における一次生産微生物を特定することを目的としている。それぞれの地域から持ち帰った試料中の鉱物情報とともに30億年以前でも浅海域では光合成微生物が一次生産者であったことを示した。深海では一次生産者に支えられた微生物生態系が発達していた事も示していった。38億年前の地層から３８億年前の生物の痕跡を新たに発見しNature Geoscience雑誌に報告した。

  17. 隕石の海洋衝突条件下でのキラル化学に基づく生物有機分子進化

    関根 利守, 古川 善博, 小林 敬道, 掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Hiroshima University

    2012年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    最近の研究により，約４０億年前の地球には既に海が存在し激しい隕石衝突が起っていたと考えられている。そのような環境では地球上の生命起源物質が生成されることを示す実験結果もあり，実際にその頃の地層に含まれる炭素の中には非生物的起源の炭素も見つかっている。生命起源物質ではアミノ酸は基本的な物質で，タンパク質を作るアミノ酸はL体のみである。このことに注目して、衝撃回収実験で得られた試料の分析から衝突でキラル反応がどうなるかを実験的に検討した。

  18. 難生成生体有機分子の合成を目指した高温高圧鉱物有機物反応実験

    掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2010年 ～ 2011年

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    本研究で目的とするリボース生成はホルモース反応を介して行われる。ホルモース反応の生成物や中間物質に対する液体クロマトグラフ質量分析計を用いた分析手法が世界ではじめて確立された。新しい分析手法を用いて、リボース/ホウ酸錯体の安定性が格段に増し、今まで長時間保持できないとされたリボースが選択的に安定になる事が世界に先駆けて示せた。これはなぜRNAがリボースを含むのかという根本的な問題の解を与える物である。

  19. 初期地球でのアミノ酸生成とペプチド化プロセスの解明

    掛川 武, 関根 利守, 大庭 雅寛, 中澤 弘基

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2009年 ～ 2011年

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    隕石海洋衝突を模擬した衝撃実験を行いオリビンの蛇紋石化に世界で初めて成功し、アミノ酸を含めた多種の有機物生成に成功した。衝突蒸発雲を想定した実験では、アンモニアやシアン化物の生成に成功した。アミノ酸重合実験では最大5GPaという圧力でアラニンとグリシンの重合に成功した。この成果に対して2011年国際生命起源と進化学会から最優秀成果発表賞を受賞した。複数アミノ酸混合系実験でもユニークなペプチドが生成される事が分かった。

  20. 太古代前期縞状鉄鉱層形成と光合成微生物進化との関連

    掛川 武, 橋爪 光, 大庭 雅寛

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2009年 ～ 2011年

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    バーバートン地域の縞状鉄鉱層調査により、32億年前に縞状鉄鉱層形成時に海水からクロム酸化物が沈殿する事が分かった。酸素同位体分析の結果、クロム酸化物は酸素発生型の光合成によって酸化的環境が蔓延したためと結論つけた。またランビーレイク地域の縞状鉄鉱層調査では30億年前の海洋環境における酸素発生型光合成微生物と化学合成細菌の生態系の対比に成功し、複数回にわたる地質調査から海底熱水の強弱と微生物活動の関係が具体化された。

  21. 有機分子の起源:微惑星・隕石海洋爆撃による大量生成説の検証実験

    中沢 弘基, 関根 利守, 掛川 武, 小林 敬道

    2009年 ～ 2010年

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    生命起源に関する「有機分子ビッグバン説」(中沢、2006*)を実験的に証明するのが本研究の第一の目的である。そこで(1a)隕石海洋衝突を模擬した衝撃実験と、(1b)衝突蒸発雲を想定したガスー鉱物反応実験を行った。第二の目的は、生成したアミノ酸がタンパク質になる過程は海洋ではなく海底堆積物中で進行した、とする「生命の地下発生説(中沢、2006*)」を証明するために、(2a)グリシン、アラニンなど単独のアミノ酸および(2b)複数アミノ酸混合物を地下の高温高圧に相当する条件で処理する実験を行った。(1a)はNIMSの衝撃圧縮実験装置を用いた衝突再現実験、(1b)は東北大学における衝突蒸発雲内部を模擬するガス・固体反応実験である。それらの生成物は東北大学のLC-MSとGC-MSを用いて分析され、アミノ酸やカルボン酸など既に報告した分子種に加えて、低分子有機分子(メタン、エタン、ベンゼンなど炭化水素、およびメタノールなど)が生成されることが明らかとなり、衝突蒸気雲内部での反応がかなり解明された。 (2a)の実験は、NIMSのベルト型高圧発生装置を用いて行われ、いかなる触媒も用いずにグリシンやアラニンが5量体までペプチド化すると共に、それらのアミノ酸やベプチチドが安定に存在し続けるためには堆積物中にアンモニアが多量に存在する環境が必要であることが判明した。この条件は40～38億年前にはあり得るので、(1a),(1b),(2a)の一連の研究によって、生命の起源に至る化学進化の道筋が相当に明らかとなった。(2b)の実験は東北大学のオートクレープおよびピストンシリンダー高圧発生装置で行われ、2種以上のアミノ酸の混合物では、単純系で生成されなかったペプチドが高温高圧状態で生成されることが明らかとなった。 これらの成果は、論文として投稿中であり、国際学会(AbSciConやGoldschmidt会議など)ではすでに公表された。(*中沢弘基「生命の起源・地球が書いたシナリオ」新日本出版2006)

  22. 原始地球における有機分子の起源:13C固体炭素を用いた衝撃実験による検証

    中沢 弘基, 関根 利守, 掛川 武

    2007年 ～ 2008年

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    地球に海が生じた後、40〜38億年前頃激しかった隕石の海洋爆撃を想定し、隕石成分の代表である金属鉄(Fe)と炭素(C)、海洋主成分の水(H_2O)および当時の大気主成分の窒素ガス(N_2)をカプセルに詰め、それを標的とした衝撃実験を行い、生成物を回収し、生成した有機分子を液体クロマト・質量分析計(LC-MS/MS)で検出・同定した。 その結果、グリシン(アミノ酸)および炭素鎖の長さの異なるアミン、カルボン酸など、11種の生物有機分子の生成を確認した。 本研究により、冥王代末期の地球史的イベントである隕石・微惑星重爆撃(LHB)により生物有機分子が容易に生成したであろうことが実験的に証明された。地球の海と大気と隕石成分が衝撃により激しい化学反応を生じて、生命起源の素となる生物有機分子を生じせしめたと推定される。 ミラーの実験として良く知られている、大気中の雷放電によってアミノ酸などが生じたとする説は、大気がメタンやアンモニアなどの還元的分子で構成されていたことが前提となっていたが、1970年代後半に、冥王代の大気はむしろ酸化的であったことが判り、その根拠を失っていた。本研究は、大気が非還元的であっても海洋と隕石成分の反応で有機分子が多量に生成するであろうとする「有機分子ビッグバン説(中沢)」の妥当をが実証し、地球史的に合理的な新たな有機分子起源説を日本から発信することになった。Nature Geoscience誌に発表した論文は国内外の研究者および一般マスコミの大きな関心を呼んでインタビューを受け、日米新聞各紙やNHKニュースで大きく報道された。

  23. 微惑星・隕石の初期海洋衝突による生体有機分子生成の可能性

    掛川 武, 長瀬 敏郎, 中沢 弘基, 関根 利守, 長瀬 敏郎, 中沢 弘基, 関根 利守

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2006年 ～ 2008年

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    本研究は、初期地球の海洋に隕石が衝突し、そこでアミノ酸が生成され、そのアミノ酸が地球内部で重合し、やがて生命に進化したことを実験的に検証する課題である。隕石の海への落下実験に成功し、世界で初めて衝撃環境でのアミノ酸生成に成功した。地殻内部での高温高圧条件でアミノ酸重合にも世界で初めて成功し、タンパク質前駆体のペプチドを生成した。

  24. 世界最古の生物起源グラファイトの探査に関する国際共同研究

    掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2005年 ～ 2007年

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    本研究では世界最古の地層が広く分布するグリーンランド・イスア地域において、複数年にわたり、グラファイトを多量に含む地層の野外調査を行うことを主な目的とする。まず、平成17年、18年、19年の毎年、グリーンランド・イスア地域で、2〜3週間の現地調査および試料採集を行った。研究協力者であるコペンハーゲン大学ローシング教授が現地を案内し、ヘリコプターの手配など様々な面で献身的に協力していただいた。現地から採集した試料は350個にも及ぶ。現地では、研究の第一目標としていた、新しい地層を発見した。この地層には高濃度でグラファイトが含まれ、現地での空間分布を詳細に調査記載した。 グラファイトの地球化学的データ(安定同位体組成、それを含む岩石の化学組成など)を多量に集積することにより、(1)グラファイトは世界最古の生命の痕跡であること、(2)グラファイトは、今までイスアで報告例がないタイプの世界最古の海洋堆積物であることが判明した。更に電子顕微鏡を用いてグラファイトの組織やナノレベルでの組成を分析し、新しく発見されたグラファイトが特徴的な組織を有し、生物起源であることを裏付けるデータを得ることに成功した。 更に縞状鉄鉱層にもグラファイトが含まれていることを世界で初めて明らかにした。その縞状鉄鉱層の詳細な研究により、グラファイトを含む地層や縞状鉄鉱層が38億年前の海洋で、どのように堆積したか、世界で初めて明らかにした。 比較研究のため、調査を行ったカナダ・スティープロック地域では世界最古の酸素発生型光合成生物のバイオマーカー検出に成功した。またグラファイトに含まれる金属元素もバイオマーカーとして用いられることを、新たに提案することができた。また、この研究で得られた成果は教科書1冊科学雑誌1冊で取り上げ、教育・社会啓蒙に貢献してきている。(764字)

  25. 海底熱水系における分子レベルでの微生物・鉱物相互作用

    掛川 武

    2005年 ～ 2006年

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    鉱物と始源生物の関係は古くから問われている課題であるが、未解決である。本研究では、海底熱水活動で無機物沈殿と化学合成細菌微生物マット形成が同時に起こっている試料を採集し、そこでの微生物生態層解析を遺伝子情報および酵素活性情報から規定することを目的とした。この解析により、そこでの微生物がどの無機元素を必要とするか限定される。更に無機物、金属-有機錯体、微生物-無機物界面をナノスケール・分子レベルで観察・分析を行うことも目的とした。それによって始源的生物が鉱物をうまく活用し生息している様子を具体化してゆくことを更なる目的とした。本研究を推進するためにJAMSTEC調査船による航海申請を行った。過去に掘削を行った南部マリアナの航海を行った。外国旅費は主に海域に移動するために用いられた。先年度調査を行った既に海底に設置されている海域からはずれ更に新しい海域に調査範囲を広げた。微生物が関与してマンガンを沈殿させる様子などが観察された。東北大学に試料を持ち帰り、その後試料は環境制御型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡などで観察し、様々な有機無機複合体を見いだした。これは昨年度採集された水曜海山の試料と合わせて行った。特に透過型電子顕微鏡でアモルファス鉱物中の生体必須元素の濃集形態が明らかになり、微生物との界面の観察が行われた。東北大学に新たに設置されたLC-MS/MSを用いて微生物由来金属-有機錯体(金属クラスター)を特定する分析を行った。分析条件の設定が予想外に困難であったが、当初目的にしたデータは見いだしたが、追加試験を行う必要はある。FT-IR、ラマン分光分析からも間接的にも有機金属錯体の存在がサポートされ,それらの成果は論文化の作業が進められている。

  26. 上部地殻内でのポリペプチド・ポリヌクレオチドの生成

    掛川 武, 中澤 弘基, 掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2003年 ～ 2005年

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    本研究では初期地球環境を模擬し、そこでのアミノ酸に代表される生体有機分子の生成とアミノ酸の重合を実験室で再現する事を最大の目的としている。アミノ酸に加え核酸も同様の挙動を示すかも課題に含まれている。科研費採択からの3年間、高温高圧電気炉を用いた合成実験、ガスフロー電気炉を用いた合成実験、衝撃波発生装置を用いた海洋衝突シミュレーション実験などを行った。分析に必要な高速液体クロマトグラフや凍結乾燥機は本研究費を用いて整備した。 まず衝撃波発生装置や高温反応炉を用いて、初期地球における隕石衝突を模擬した。この実験の目的は、隕石衝突イベントにおいてアミノ酸やアミノ酸材料物質が生成されるか検証する事にある。その結果、アミノ酸材料物質であるアンモニアの生成が高収率で起こる事、そこからアラニン・グリシンなどアミノ酸生成も起こる事を証明した。その成果の一部は国際誌に出版された。様々なエックス線分析装置を駆使し、高温高圧反応で生成した固体物質の同定なども積極的おこない、鉄、マグネシウム、シリカなどの元素が特異的な挙動を示し、アミノ酸生成を起こしている反応場の化学条件をバッファーしている事が世界に先駆けて判明した。 さらに地殻内条件を反映させ、アミノ酸を高温高圧環境で重合させペプチド重合を促進させる実験を行った。その結果、今まで報告例のない9量体までアミノ酸の重合が進むこと、硫化鉱物が重合に重要な役割を果たすことが分かった。同時に以前には不明であった圧力の効果、温度の効果が具体化された。この成果は国際学会で発表してきているのと同時に論文として投稿準備中である。これら成果に加えヌクレオチドの熱的安定性、リン酸塩鉱物の影響なども実験的に確かめられた。また、この研究で得られた成果は教科書2冊で取り上げ、教育・社会啓蒙に貢献してきている。

  27. 原始地球の遊離酸素とバイオマーカーに関する国際共同研究

    根建 心具, 掛川 武, 奈良岡 浩, 林 謙一郎, 加藤 泰浩, 根建 洋子, 井村 隆介

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Kagoshima University

    2002年 ～ 2004年

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    本研究の目的は,太古代の生物種の時空分布を知り、生命を取り巻く地球化学的環境を調べ、これらの共進化を規制した地球物理学的要因を明かにすることである。本年度はオーストラリア、ピルバラ地域において昨年度目的を達することができなかったTumbiana Formation(2.76Ga)中のストロマイト堆積層を再度掘削した。アメリカNASA生物学研究所、オーストラリアの研究者に加えて、本年度はアメリカの研究グループ、Deep Time Drilling Projectが加わって続行した。 現在まで室内実験で基礎的顕微鏡観察、生物化石の電子顕微鏡観察、有機炭素のC, H, N, Sの含有量およびSとCの同位体組成から生物種の特定,岩石の主要・微量化学組成から地球化学的環境の推定、岩石磁気の測定と古地磁気の推定を行った。その結果は、平成16年3月〜4月に行われたにNASAで行われる宇宙生物科学国際会議を皮切りに、ヨーロッパ地球物理学連合、国際地質学会、ゴールドシュミット国際会議、アメリカ地球物理学連合であわせて21件の国際発表で成果を報告した。国内学会で18件の発表を行った。さらに一般向けの講演会を行ったほか、その成果を伝えてほしいとの要請を受けて、筑波大学の集中講義も行った。成果のほとんどはまだ口頭発表の段階にある。 主な成果は、生物の多様化の歴史を明らかにしたことである。34.6億年前には鉄バクテリアやメタン生成細菌が活動していたが、27.7億年前には急激に多様化し、メタン生成細菌、メタン酸化細菌、硫酸還元バクテリア、シアノバクテリア、さらに真核生物の可能性も示唆した。 さらに、34.6億年前の地球の磁場の存在を明らかにした。これは地球最古のダイナモ磁場である。地球の磁場がさらに強力になってきた28億年前に、生物の多様化が急激に進んだと考えられる。

  28. 初期地球の海洋化学組成および初期生命体活動環境の規定

    掛川 武, 中沢 弘基

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2002年 ～ 2004年

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    本研究課題は、平成14年度に採択された。グリーンランド・イスア地域を対象に調査研究するものである。グリーンランド・イスア地域には地球最古の地層が広く存在する。地層の中には、38億年前の海洋で形成された地層も存在する。それらを用いて38億年前の海洋化学組成を復元するのが研究の目的である。また、イスア地域から採集された岩石の化学分析を通して最古の生物活動と当時の海洋化学組成との関係を検討することも目的に含まれる。グリーンランドイスア地域で3年にわたり地質調査・試料の分析を行った。ここでは東北大学の学生2名、教員2名が携わって調査研究した。コペンハーゲン大学との共同研究という事で調査は進められローシング博士の多大な支援をいただき調査自身は問題なく行えた。岩石を研究する上でのスタンダードな分析手法から、X-ray Scanning microscopeを用いた最新鋭分析も行った。その結果、38億円前の海洋のリンや炭酸塩に関する新しい知見を得て成果発表を行えた。38億年前の生命活動に関する新しい証拠も発見できた。 38億年前の海洋環境と類似する場が現在の陸上温泉や海底熱水系に存在すると仮説をたて、そうした「Modern Analog」の研究も同時進行で行った。また、フィールドで得られたデータを室内実験に応用し、初期地球環境での有機系分子の安定性(生命の安定性)を議論する研究も行った。 科学的な成果のみならず、科学雑誌やNHKスペシャルにも我々の研究の一端が紹介された。これによってパブリックアウトリーチも促進された。各種招待講演でも研究内容を公表してきている。

  29. 始生代海底熱水活動環境における微生物活動

    掛川 武, 長瀬 敏郎

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2001年 ～ 2003年

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    初期生命体の進化のみならず、生命体の発生場も海底熱水域に求める考えが普及してきている。その場合、Archean時代の海底熱水系が生命起源の場であり、火山性ガスからの有機体合成反応や、そこから派生した始源的生物の活動や初期進化の痕跡が熱水性堆積物の中に残されている可能性がある。しかしこれらの問題は、地質学的には検証されてきていない。そこで本研究ではArchean時代の海底熱水に関連した環境で生息する微生物の痕跡を見出し、安定同位体分析を中心にそれらの生態系を明らかにし、熱水の無機成分との関連、グローバルな生態系に対する考察を行う事を主目的にして研究を行ってきた。始生代海底熱水に直接関係した地域として、カナダ・アビティビ・グリーンストーン帯およびオーストラリア・ピルバラ地域を設定した。地質調査を長瀬敏郎博士および東北大学の学生と行った。その他、Archean時代の岩石で海底熱水活動の兆候を示す試料や比較の為に現世の熱水性堆積物も広範に分析した。その結果、二酸化炭素に富んだ海底熱水系が引き起こす特異な熱水変質、それに伴う特異なリンの挙動、マグマ活動に伴って海洋に放出されるメタンを巧みに用いる微生物活動生態系、海底熱水活動によって有機物中にCuなどが濃集し酵素の前駆体を作るプロセスなどが明らかになった。特に世界最古の海底熱水鉱床から抽出された有機物(微生物死骸)からモリブデンや亜鉛の濃集を見いだし、熱水から放出される金属を巧みに用いる微生物活動の姿が具体化された。微生物共存系で熱水中での新規エネルギー獲得システムが現世熱水系試料から見つかり、Archean生態系へのヒントになった。これらの成果は既に幾つかの学術雑誌に掲載されている。国際学会での招待講演も行ってきており研究成果の重要性を物語る。更に、現世の熱水性微生物の研究成果も加え、初期地球環境における微生物進化と海底熱水(火山活動)に関する新しい仮説を提唱するに至った。

  30. マグマー熱水系における揮発性成分の挙動と鉱床の生成機構

    林 謙一郎, 掛川 武

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2000年 ～ 2002年

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    花崗岩貫入岩体の固結に伴い,マグマから分離したマグマ水は高塩濃度の塩化物水溶液で,炭酸ガスなどの気体成分や重金属濃度も高濃度であり,このような溶液が鉱床の生成に密接に関与していると考えられている。本研究ではマグマから分離した熱水が関与して生成した鉱床について以下の研究を行った。 モロッコ北東部のベニボウイフロール磁鉄鉱鉱床は,泥質石灰岩に貫入した花崗閃緑岩周辺に発達するスカルンに伴われる鉱床で,北アフリカでは屈指の規模を有する。本鉱床の成因について,とくに貫入岩と鉱床生成の因果関係については諸説があり混乱していた。カリウム-アルゴン法による年代測定の結果,花崗閃緑岩とスカルン鉱物の年代がほぼ一致したことから,花崗閃緑岩から分離した熱水が関与して生成した鉱床だと結論される。流体包有物より得られる情報から,熱水は高温(最高500℃),高塩濃度(最高75wt%)であったと推定され,さらに熱水から沈澱したスカルン鉱物の酸素同位体比はマグマ水の関与を強く示唆した。このような高温・高塩濃度のマグマ水起原の熱水が多量の鉄を運搬したことにより高品位の磁鉄鉱鉱床が生成したと結論できる。 北部北上帯に位置する変成層状マンガン鉱床に伴われるマンガン珪酸塩鉱物の酸素同位体比から,マンガン鉱床の熱変成機構の特徴を解明した。本鉱床は花崗岩体直上のルーフペンダントに位置し,花崗岩貫入時に高度の熱変成を受けており,マグマから分離した熱水の痕跡が残っていると期待された。鉱床内のごく近い位置に分布するマンガン鉱物間で酸素同位体の分配は平衡に達していない事が明らかとなった。このことは熱変成がマグマ水のような流体が殆ど存在しない環境で起ったことを示唆する。

  31. バイオマーカーと同位体を用いた始生代における生物多様性と地球表層環境変動の関係

    奈良岡 浩, 掛川 武, ブリンカット デビット

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY

    2000年 ～ 2002年

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    約27億年前の黒色頁岩コア試料中に存在するステラン・ホパンなどのバイオマーカーを同定することができた。これらのバイオマーカーは多種有機化合物を含む複雑なマトリックス中に超微量存在し、本研究補助金で導入したイオントラップ型ガスクロマトグラフ多段階質量分析計(GC-MS/MS)がなければ分析不可能であった。ステランが検出されることは当時すでにその生合成過程で遊離酸素を必要とするバクテリアが普遍的に存在していた可能性を示唆する。しかし、コア試料約80mにおいて検出されたステランの分子分布はほとんど同じであった。 一方で、全有機炭素同位体比は-34〜-44‰は幅広い変動を示し、同位体的に重いとき(-34‰)には有機炭素量は約0.1%と小さいのに対して、有機炭素量が約8%と大きいときにはその炭素同位体比は-40‰であった。全窒素同位体比は0〜+10‰の値をとり、当時の海洋が還元的であった証拠とされる負の値は示さず、現在の海洋堆積物の窒素同位体比とほぼ同じ範囲であった。また、有機炭素量が約8%と最も大きいときに全窒素同位体比は最も軽く0‰であった。この値は当時の海洋で窒素固定をするバクテリアが一時生産を担っていた可能性を示唆する。イオウ同位体比も幅広く分布し、+12〜-8‰の範囲をとった。約20‰の分布幅は同時の海洋が硫酸塩に富んでおり、硫酸還元バクテリアの活動が活発であったことを示す。また有機炭素量とモリブデン量の正の相関を示し、酸化大気環境下での無機元素の溶脱・集積も示唆した。 本結果を国際学会で発表し、国際学術誌に投稿した。本結果・考察に好意的な意見も存在するが、現在までの学説と一致しないために現在のところ反対意見が多い。始生代の地球表層環境を明らかにするために、本研究のバイオマーカー・同位体比は強力な研究手段である。

  32. リン酸塩ノジュールの成因と古堆積環境の復元

    掛川 武

    1999年 ～ 2000年

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    海洋中リンの堆積物への移動過程、さらに再濃集(リン酸塩ノジュール形成)過程を研究する事により、地質時代の海洋環境を再現する事が本研究の目的である。本年度は時に原生代前期試料および三畳紀/二畳紀境界試料、中期白亜紀試料(OAE層序:Ocean Anoxia Event)について、研究を行った。従来は『海洋が、酸化的還元的と2層に別れ、低層水にリンが濃集し、湧昇流活発化に伴いリンが浅海性堆積物に濃集した』とする説が有力視されていた。昨年度の研究成果から、『海洋2層構造崩壊よりも、地球環境温暖化、それに伴う生物生産向上がリン酸塩ノジュール形成のきっかけを作った』と言う結論を得た。この考えを更に発達させる為、生物活動、大気海洋環境変動、リン酸塩鉱物形成との関連を明らかにすべく、安定同位体、EPMA鉱物分析などを集中的に行った。ICPを用いたMo,Uなどの分析、元素分析計による炭素、硫黄含有量測定、レーザーマイクロプローブ法による黄鉄鉱硫黄同位体分折、炭素同位体分折なども行った。特に後期原生代の縞状鉄鉱層の研究を組み入れた事で、(1)海洋中のリンは鉄水酸化物(縞状鉄鉱層)沈澱に伴ってより、(2)むしろ縞状鉄鉱層の堆積に触発された微生物活動により、堆積物に濃集し、続生作用によって再濃集しリン酸塩ノジュールを作る事が具体化された。縞状鉄鉱層形成と湧昇流との関係が議論されてきただけに、この研究で得られた説が従来説より正しい事の裏付けができた。これらの成果に関し、国内(地球惑星関連合同大会など)及び外国(NASA Astrobiology Conferenceなど)の学会において成果報告を行った。後期原生代の成果の一部は投稿論文(Viva Origino)として既に出版された。その他の成果も、論文査読中もしくは、投稿準備中であり、概して成果の多い研究であったと自己評価している。

  33. 縞状鉄鉱床から視た大気・海洋・地殻・生物の進化史

    根建 心具, 根建 洋子, 奈良岡 洋, 林 謙一郎, 掛川 武, 大本 洋

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A).

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A).

    研究機関：Kagoshima University

    1998年 ～ 1999年

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    研究協力者であるペンシルヴァニア州立大学の大本洋教授は,「地球上の種々の現象は種々のフィードバック機構により制御され、過去35億年間基本的には大きく変化して来なかった」との新説を提唱した.従来の地球科学及び生物科学を支配してきた概念「地球は常に変化し続けてきた」に対する重大な問題提起である。本研究の目的はこの検証である。すなわち,太古代・原生代に生成した大規模な縞状鉄鉱床の物理的、化学的及び生物学的生成環境とプロセスを解明することにより、地殻・大気・海洋・生物の正確な進化史及びフィードバック機構を解明し、新しい地球観を創成することを目的として,2年間にわたって南アフリカ,ナミビア,オーストラリアの35億年前から6億年前までの,縞状鉄鉱層のみならず各種の岩石を調査すし,採集された試料の岩石学的・鉱物学的および種々の地球化学的性質を明らかにした。その結果,我々の作業仮説が正しかったことを裏づける結果が多数でてきた。28億年前のMt.Roe古土壌から鉄が溶脱しているので原始大気に酸素がなかったと言われていたが今回の調査でこれは還元的熱水による粘土帯であることが明らかになった。また南アフリカやカナダの太古代の砕屑性黄鉄鉱と閃ウラン鉱の存在が還元大気の証拠とされていた点についても,むしろ酸化環境の証拠とさえなりうることを示した。同様のことが太古代の頁岩中の硫黄同位体や微量元素,海底噴出の枕状溶岩の酸化状態,縞状鉄鉱層の地球化学から証明した。また南部アフリカには広く酸化した古土壌が広く分布していることも発見した。これらの結果は世界各地(直接にはフランスとオーストラリア)で発表し,討論した。

  34. 高温熱水系での熱水の沸騰に伴う重金属の挙動

    林 謙一郎, 掛川 武

    1998年 ～ 1999年

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    熱水に溶存していた金属は、沸騰に伴い液体中に留まるという従来の考えでは説明できない現象が、流体包有物の分析から明らかになりつつある。一部の揮発性金属が沸騰時に水蒸気中に移動する可能性が高い。昨年度に引き続き、インコネル625製の反応容器(内容量〜150ml)に気相と液相を同時に採取するためのバルブ類を取り付けた装置により、350-450℃で熱水実験を行った。10%NaCl水溶液を出発溶液とし、あらかじめ100-1000ppmのSnおよび55-550ppmのZnの塩化物を加え、高温条件下で10時間程度保ち、液相と平衡状態にあると思われる水蒸気相を凝集させて採取した。水蒸気のサンプリングはニードルバルブの操作により穏やかに行った。試料溶液中のSn,Zn,Naを原子吸光法で、Cl濃度をイオンクロマト法により測定した。SnおよびZnの水蒸気中の濃度は、450℃でそれぞれ0.01ppm,0.5ppm程度となる。昨年行ったCuの結果を合わせて考察すると、各種元素の蒸発度(C_<vapor>/C_<liquid>)はCu>Zn>Cl>Na>Snの順となり、とくにCuの蒸発度が大きい。実験結果を、斑岩型鉱床近傍で採られた流体包有物の分析から報告されている気/液両相への重金属の分配値と比較すると、Cuの分配係数がZnやSnより1桁以上高くなるのは同様の傾向である。流体包有物(600-700℃)より求められる分配係数は、本研究で行った温度範囲(350-450℃)よりも2桁程度高く、温度効果が非常に大きいが、分配傾向は本実験の結果と一致し、本研究の妥当性を示す。

  35. 縞状鉄鉱床の安定同位体層序の確立

    林 謙一郎, 掛川 武, 塚本 勝男, 大本 洋

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    1996年 ～ 1997年

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    明瞭な縞状構造を有する堆積物の中で、化学的沈殿物とされるものには縞状鉄鉱層(BIF)、層状マンガン鉱層、シリカシンターなどがある。これらは海洋底あるいは地表で、海水や熱水溶液に溶けていたシリカ、鉄、マンガン等の溶解度が下がることによって沈殿し生成された。これら縞状堆積物の成因を明らかにするために、酸素、炭素および硫黄の安定同位体の縞単位での変動を解明する研究を行った。 1.オーストラリア、ハマスレ-地域のブロックマン鉄鉱層についてCO2レーザープローブを使って石英の酸素同位体比がサブミリメートル単位でどのように変動するかを求めた。BIFは従来、同位体的に均質であるとされてきたが、δ18O=16.0-23.0の変化を示している。このような変動はBIFの生成が海洋底熱水活動と密接に関連していたことを示唆する。 2.同上地域マラマンバ鉄鉱層の頁岩の有機炭素および炭酸塩の炭素同位体比を求めた。有機炭素はδ13C=-41.0--37.1と低い値を示し、当時の海洋底ではメタン生成バクテリアの活動が活発であったことを示す。炭酸塩の炭素同位体比も低いことから、当時の海洋の溶存炭酸はδ13C=-12程度で、現在の海洋とは異なる炭素の循環系が存在していたことが示唆される。 3.北海道北の王鉱床周辺に分布するシリカシンターおよび岩手県野田玉川層状マンガン鉱物の酸素同位体比を分析し、これらの生成に関与した熱水の起源に関する考察を行った。

  36. 初期地球史における生物界進化に果した海底熱水活動の役割

    大本 洋, 小野 周平, MOCK Robin L, 山口 耕生, KUMP Lee R., 落合 栄一郎, MINTER W.E.L, BARNES Huber, 根建 心具, 掛川 武, 林 謙一郎, HUBERT L. Ba, KIMBERLEY Mi, 海保 邦夫

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for international Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for international Scientific Research

    研究機関：Tohoku University

    1995年 ～ 1996年

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    「生命の誕生」に次ぐ、初期地球史における生物界の大事件は「約35〜18億年前に起こったと思われる酸素発生型生物の急激な増加」及び「カンブリア紀初頭(約5億4千年前)に起こった骨格生物の出現と生物種の爆発的増加」である。本研究は、「地球史におけるこれらの生物界の大異変は、海底熱水活動によって、海洋へのリン及び重金属元素のフラックスが急激に増加した為である」という、研究代表者の新しい仮説の検証を行いつつ、初期地球における生物界の進化の原因を明らかにすることを目的とした。 具体的な研究方法として、約30〜18億年前の期間及び約7〜5億年前に海底で生成した堆積岩が存在する代表的な数カ所の地域から、地質時代にそって系統的に岩石試料を採集し、その試料の無機地球化学的、有機地球化学的及び同位体組成の変化を明らかにすることにより、上記の目的の達成を目指した。 調査研究対象地域は、次の4地域とした。A地域:カナダ・南オンタリオ州。B地域:カナダ・ニューファンドランド島地域。C地域:フランス北部・ノルマンディー地域。D地域:南アフリカ・カ-プバ-ル地域。A及びB地域における地質調査は、平成7年度7月から8月にかけ延べ11名(内、国内研究者2名)によって行われた。C及びD地域における調査は平成8年7月から8月にかけ、延べ11名(内、国外研究者5名)によって行われた。 各地域においては、各国地質調査所、大学及び鉱山会社の全面的な支援を受けることができ、精密な地質調査及び系統的な多量(約千個)の岩石試料の採集が可能となり、予期した以上の成果を野外調査において収めることができた。採集された試料は、東北大学、鹿児島大学、ペンシルヴァニア州立大学及びジュニアータ大学の共同研究者によって様々な手法を用いて研究され、これら試料に含まれる微生物及び大型化石、有機物、鉱物及び岩石の種類、量比やこれらの無機化学的、有機化学的及び同位体化学的性質の時空的変化を明らかにしようとしている。 調査最終年度(第二年度)までの時点で、上記の野外及び室内研究から明らかにされた重要な事柄は次のとおりである。 1.従来の支配的な学説によれば、約20億年前に爆発的な生物活動及び種の分岐が行われ、大気及び海洋は還元的環境から酸化的環境へと変化したといわれていた。しかし、本研究によって得られた種々の地球化学的データ、特に古土壌の鉄の化学及び炭素同位体組成、堆積岩に含まれる有機物及び硫化鉱物の同位体組成などから、約30億年前には、すでに種の分岐が行われており、大気・海洋は酸化的であったことが明らかとなった。また、約27〜20億年前に大規模な海底熱水活動が起こり、生物活動に大きな影響を与えた可能性も明らかとなった。 2.約5億5千万年前に起こった骨格生物の爆発的発生は、全世界的な規模における海洋の化学組成の変化(特に、リンなどのフラックスの増加)及び同位体組成の変化と密接な関係がある可能性が高いことが明らかとなった。また、大規模な浅海の生成や気候など環境変化が起こった可能性が高いことも明らかとなった。これらの変化は、マントル対流の変化などによる超大陸の分裂に伴う現象と考えられる。 上記1及び2の研究成果は、資源地質学会、資源地質学会・鉱物学会・岩石鉱物鉱床学会合同学会、地球惑星科学関連学会およびアメリカ地質学会において計20篇の発表として公表された。さらに、国際学会誌である"Geology"、"Geochimica Cosmochimica Act"、"Chemical Geology"、"Ore Deposit Reviews"などに5篇発表済み、または印刷中である。さらに約20篇の論文を準備中である。

  37. 初期地球の表層環境と生物活動と元素循環

    大本 洋, 掛川 武, 奈良岡 浩, 林 謙一郎, 北風 嵐

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

    研究機関：Tohoku University

    1991年 ～ 1994年

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    約20億年以前の地球の表層環境、生物活動及び元素循環は、それ以降のものとは全く異なっていたというのが学会の通説であった。本研究は、この通説及び研究代表者によって1987年提唱された新説を検証しつつ、新しい地球観を生み出すことを目標にした。本研究においては、約38億年前〜18億年前に生成した多数の堆積岩、鉱床、古土壌の試料について、様々な地球科学的性格を詳細、系統的かつ多角的な方法で明らかにした。その結果、地球における生物と化学的進化についていくつもの重要な新しい知見を得た。例えば、(1)酸素発生型光合生成物は、海洋及び陸上において少なくとも約35億年前から活発に活動していた。(2)硫酸還元バクテリアとメタン発生バクテリアの発生は、それぞれ少なくとも約35億年前及び約28億年前に遡る。(3)少なくとも約35億年前から大気は酸素に富んでいた。(4)約23億年以前には大気のCO_2量は現在の約100倍あり、地表温度は現在より約30℃高かった。(5)約28億年前〜約23億年前の海洋においては度々広域的に深く還元的な海盆が形成され、その海盆では有用金属元素の濃集が行われた。(6)初期地球においても既に現在と同じように、炭素、酸素、イオウ、鉄、ウラン等、種々元素の汎地球的循環イクルにおける海洋及び陸上植物の役割は大きかった。 以上の新しい知見を基にして「初期地球における生物学的及び化学的進化は、従来考えられていたよりはるかに早いスピードで行われ、地球の主要構成単位(コアーマントル-地殻-海洋-大気)における種々の元素の移動量は基本的には約35億年前より平衡に保たれていた。」という新しい学説を確率することができた。

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社会貢献活動 10

  1. グリーンランドイスア地域世界最古の生命資料の展示

    脊椎動物の辿った道、生命大躍進

    2015年7月7日 ～ 2016年9月4日

  2. 出前授業

    2007年9月1日 ～ 2007年9月2日

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    大船渡高校に置ける体験大学講座

  3. 出前授業（宇都宮東高校）

    2020年11月 ～

  4. 出前授業（酒田南高校）

    2020年5月 ～

  5. 出前授業（大曲高校）

    2019年11月 ～

  6. 出前授業（盛岡第三高校）

    2018年10月 ～

  7. 雑誌「公研」インタビュー記事

    公研10月号、２０１７年

    2017年10月 ～

  8. NHKスペシャル

    2012年10月 ～

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    火星大冒険

  9. 福島県立東高校体験講座会

    2011年10月 ～

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    高校生の大学講義体験

  10. 日独先端科学シンポジウムプレスリリース

    2007年1月20日 ～

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    日独先端科学シンポジウムの内容と成果が日本学術振興会からプレスリリースされホームページ掲載された

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メディア報道 12

  1. NHKコスミックフロントNeo 執筆者本人

    NHK

    2018年7月

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

  2. ヤクルト機関紙「ヘルシトス」での研究紹介

    ヤクルト　巻頭インタビュー

    2017年7月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  3. 最古の生命の痕跡発見

    NHK

    2013年12月9日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  4. ガリレオX

    BSフジ

    2012年5月

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

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    生命起源に関する報道

  5. アミノ酸重合に成功

    ニュートン

    2011年5月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  6. 生命の起源

    CNN

    2010年5月30日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

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    東北大の最前線

  7. 最新の科学

    青葉理学振興会

    2010年4月1日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

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    アミノ酸生成に関する最新の記事

  8. アミノ酸生成に成功

    朝日新聞，読売新聞

    2008年12月8日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  9. 月と地球

    NHK

    2008年10月13日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

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    NHKスペシャル、月と地球（１０月１３日放送）に出演

  10. 日本学術振興会先端科学シンポジウム紹介

    日本学術振興会

    2008年1月10日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  11. 地球最古の生命

    JAMSTEC

    2007年10月1日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

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    JAMSTECの一般向け広報誌に寄稿

  12. 不思議のとびら

    東北放送

    2006年5月13日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

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    東北地方に伝わる不思議な現象を理学的に解明する企画。鳴子温泉の軽石の説明と実験でテレビ出演

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その他 18

  1. カンブリア時代縞状鉄鉱層の窒素同位体測定

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    カンブリア時代縞状鉄鉱層の窒素同位体測定

  2. グリーンランドイスア地域に産す世界最古の生命の痕跡

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    グリーンランドイスア地域に産す世界最古の生命の痕跡

  3. アミノ酸を指標にした石油品質評価

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    アミノ酸を指標にした石油品質評価

  4. 海底熱水鉱床の探査法

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    海底熱水鉱床の探査法

  5. 地質試料に残されたDNA探査

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    地質試料に残されたDNA探査

  6. 超高圧状態でのアミノ酸生成

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    超高圧状態でのアミノ酸生成（共同研究協定締結）

  7. 無酸素温泉環境における初期微生物の研究

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    d無酸素温泉環境における初期微生物の研究

  8. 無酸素温泉環境における初期微生物の研究

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    無酸素温泉環境における初期微生物の研究

  9. 生命起源共同研究

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    学際重点支援プログラムによる生命起源共同研究

  10. アミノ酸から細胞分裂まで：東北大の強みを生かした生命起源研究の新展開

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    東北大の強みを生かし、生命起源研究の新展開を拓く

  11. 黒鉱成因査から見る海底熱水鉱床探査

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    秋田県の黒鉱鉱床の総合地質調査

  12. 水曜海山の軽元素挙動調査

  13. 南部マリアナ背弧拡大軸における新規火山活動

  14. カナダオンタリオ州における初期生命体痕跡の探査

  15. 生体必須有機分子の大量生成

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    隕石海洋衝突実験を物質材料研究機構で行い、生成物を東北大で分析する。

  16. Greenland世界最古の地層調査

  17. 新規硫酸還元菌の発見

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    宮城県鳴子温泉で新規硫酸還元菌を見いだす研究。

  18. スノーボールアース

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    南アフリカに産する世界最古のスノーボールアース現象を記録した岩石の地球化学分析

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