所属
大学院環境学研究科 地球環境科学専攻 地球化学 教授
大学院担当
大学院環境学研究科
学部担当
理学部 地球惑星科学科
職名
教授
連絡先
外部リンク
ミムラ コウイチ
三村 耕一
MIMURA, Koichi
学位 1
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博士(理学) （ 1995年3月 名古屋大学 ）
研究キーワード 9
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プレカンブリアン
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進化
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衝撃反応
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生命の起源
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微生物
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有機物
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地球外物質
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隕石
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二酸化炭素固定
研究分野 1
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その他 / その他 / 地球化学
現在の研究課題とSDGs 4
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宇宙と地球における有機物の進化
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大気中のCO2削減につながる技術開発
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有機物の衝撃反応
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太古代の微化石の形態とその多様性
経歴 5
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名古屋大学 環境学研究科 教授
2023年4月 - 現在
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名古屋大学環境学研究科 准教授
2007年4月 - 2023年3月
国名：日本国
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名古屋大学環境学研究科 助教授
2005年11月 - 2007年3月
国名：日本国
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名古屋大学環境学研究科 助手
2001年4月 - 2005年10月
国名：日本国
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名古屋大学理学部 助手
1994年4月 - 2001年3月
国名：日本国
学歴 2
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名古屋大学 理学研究科 地球科学
1990年4月 - 1992年3月
国名： 日本国
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名古屋大学 理学部 地球科学科
1986年4月 - 1990年3月
国名： 日本国
所属学協会 2
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有機地球化学会 編集委員
2009年4月 - 現在
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日本地球化学会
2008年4月 - 現在
委員歴 1
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愛知県環境審議会 専門委員
2020年11月 - 現在
団体区分：自治体
受賞 5
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The Geochemical Journal Award of 2015
2015年8月 The Geochemical Society of Japan
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The Geochemical Journal Award of 2012
2012年6月 The Geochemical Society of Japan
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文部科学大臣表彰若手科学者賞
2005年4月 文部科学省
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東海学術奨励賞
2002年
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日本地球化学会奨励賞
1999年 日本地球化学会
論文 69
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146 巻 ( 34 ) 頁： 23806 - 23813 2024年8月
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Analysis of Monocarboxylic Acids in the Murchison Meteorite by Sequential Extraction 査読有り 国際共著
Mimura, K; Yamada, R; Maejima, N; Kawamura, K; Kunwar, B; Hashiguchi, M
ACS EARTH AND SPACE CHEMISTRY 8 巻 ( 7 ) 頁： 1313 - 1323 2024年6月
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Albright, EL; Malola, S; Jacob, SI; Yi, H; Takano, S; Mimura, K; Tsukuda, T; Häkkinen, H; Nambo, M; Crudden, CM
CHEMISTRY OF MATERIALS 36 巻 ( 3 ) 頁： 1279 - 1289 2024年1月
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Sugitani, K; Mimura, K; Senda, R; Kouketsu, Y; Wallis, S; Takagi, N; Iizuka, T; Lowe, DR
ASTROBIOLOGY 23 巻 ( 6 ) 頁： 670 - 690 2023年6月
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Mimura, K; Okada, R
GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 322 巻 頁： 58 - 70 2022年4月
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Shock experiments with an l-alanine solution and implications for the cometary delivery of amino acids and dimers with enantiomeric excesses to the early Earth. 査読有り
Mimura K. and Okada R.
Geochimica et Cosmochimica Acta 322 巻 頁： 58 - 70 2022年1月
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Polymerization Mechanism of Nitrogen-Containing Heteroaromatic Compound Under High-Pressure and High-Temperature Conditions 査読有り 国際共著 国際誌
Shinozaki, A; Mimura, K; Nishida, T; Cody, GD
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A 125 巻 ( 1 ) 頁： 376 - 386 2021年1月
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Mimura, K; Okumura, F; Harada, N
GEOCHEMICAL JOURNAL 54 巻 ( 4 ) 頁： 255 - 265 2020年
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Preface of "Frontiers in Geochemistry: Tribute to Professor Ryuichi Sugisaki" 査読有り 国際誌
Mimura, K
GEOCHEMICAL JOURNAL 54 巻 ( 4 ) 頁： 145 - 145 2020年
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Frontiers in Geochemistry: Tribute to Professor Ryuichi Sugisaki 査読有り 国際誌
Mimura, K; Mori, Y; Tanaka, T; Nagamine, K; Yamamoto, K; Sugitani, K
GEOCHEMICAL JOURNAL 54 巻 ( 4 ) 頁： 147 - 158 2020年
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Shinozaki, A; Mimura, K; Nishida, T
SCIENTIFIC REPORTS 9 巻 2019年5月
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Mimura, K; Okada, R; Nishida, T
JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A 1566 巻 頁： 118 - 123 2018年9月
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Sugitani, K; Kohama, T; Mimura, K; Takeuchi, M; Senda, R; Morimoto, H
ASTROBIOLOGY 18 巻 ( 8 ) 頁： 1057 - 1070 2018年8月
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Chiral gas chromatography of 2,5-diketopiperazines following a ring-opening derivatization method for complete isomeric separation. 査読有り
Mimura K., Okada R., and Nishida T.
J. Chromatogr. A 1566 巻 頁： 118-123 2018年6月
-
Mimura, K; Nishida, T
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A 121 巻 ( 34 ) 頁： 6471 - 6480 2017年8月
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Hydrogen and Hydrocarbon Gases, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, and Amorphous Carbon Produced by Multiple Shock Compression of Liquid Benzene up to 27.4 GPa. 査読有り
Mimura K., Nishida T.
J. Phys. Chem. A 121 巻 頁： 6471-6480 2017年8月
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Takahashi, S; Kagi, H; Fujimoto, C; Shinozaki, A; Gotou, H; Nishida, T; Mimura, K
CHEMISTRY LETTERS 46 巻 ( 3 ) 頁： 334 - 337 2017年3月
-
Formation of amorphous hydrogenated carbon from compression of benzene
Shinozaki Ayako, Kagi Hiroyuki, Mimura Koichi
JOINT AIRAPT-25TH & EHPRG-53RD INTERNATIONAL CONFERENCE ON HIGH PRESSURE SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2015 950 巻 2017年
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Pressure-induced freeze concentration of alanine aqueous solution as a novel field of chemical reaction. 査読有り
Takahashi S., Kagi H., Fujimoto C., Shinozaki A., Gotou H., Nishida T, and Mimura K.
Chem. Lett. 46 巻 頁： 334-337 2016年12月
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Stability and partial oligomerization of naphthalene under high pressure at room temperature. 査読有り
Shinozaki A., Mimura K., Nishida T., Inoue T., Nakano S., and Kagi H.
Chem. Phys. Lett. 662 巻 頁： 263-267 2016年10月
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Changes of chemical structure and composition of charcoal by radiocarbon pre-treatments: Decontamination by ABA and ABOx treatments. 査読有り
Tomiyama S., Minami M., Nakamura T., Mimura K., and Kagi H.
Radiocarbon 58 巻 ( 3 ) 頁： 565-581 2016年5月
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Pressure-induced oligomerization of alanine at 25 °C. 査読有り
Fujimoto C., Shinozaki A., Mimura K., Nishida T., Gotou H., Komatsu K., Kagi H.
ChemComm 2015年
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A Paleoarchean coastal hydrothermal field inhabited by diverse microbial communities: the Strelley Pool Formation, Pilbara Craton, Western Australia. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Takeuchi M., Yamaguchi T., Suzuki K., Senda R., Asahara Y., Wallis S., Van Kranendonk, M.
Geobiology 2015年
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Early evolution of large microorganisms with cytological complexity revealed by microanalyses of 3.4 Ga. organic-walled microfossils. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Takeuchi M., Lepot K., Ito S., Javaux E. J.
Geobiology 2015年
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三重県秩父帯阿曽カルストの石灰岩体から産出した円錐状コノドント． 査読有り
鈴木和博，三村耕一，稲垣伸二，竹内 誠
地質学雑誌 121 巻 頁： 179-183 2015年
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Peptide synthesis triggered by comet impacts: A possible method for peptide delivery to the early Earth and icy satellites. 招待有り 査読有り
Sugahara H., Mimura K.
Icarus 257 巻 頁： 103-112 2015年
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Glycine oligomerization up to triglycine by shock experiments simulating comet impacts. 査読有り
Sugahara H., Mimura K.
Geochem. J. 48 巻 頁： 51-62 2014年
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Shock-induced pyrolysis of amino acids at ultra high pressures ranged from 3.2 to 35.3 GPa. 査読有り
Sugahara H. and Mimura K.
J. Anal. Appl. Pyrolysis 108 巻 頁： 170-175 2014年
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Pressure-induced oligomerization of benzene at room temperature as a precursory reaction of amorphization. 査読有り
Shinozaki A., Mimura K., Kagi H., Komatsu K., Noguchi N., and Gotou H.
Journal of Chemical Physics 141 巻 頁： 084306 2014年
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Shock-induced pyrolysis of amino acids at ultra high pressures ranged from 3.2 to 35.3 GPa. 査読有り
Sugahara H., Mimura K.
J. Anal. Appl. Pyrolysis 108 巻 頁： 170-175 2014年
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Texture-specific isotopic compositions in 3.4 Gyr old organic matter support selective preservation in cell-like structures. 査読有り
Lepot K., Williford K., Ushikubo T., Sugitani K., Mimura K., Spicuzza M., and Valley J.
Geochim. Cosmochim. Acta 112 巻 頁： 66-86 2013年
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Carbon isotopic analyses of ca. 3.0 Ga microstructures imply planktonic autotrophs inhabited Earth's early oceans. 査読有り
House C. H., Oehler D. Z., Sugitani K., and Mimura K.
Geology 2013年
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Microfossil assemblage from the 3400 Ma Strelly Pool Formation in the Pilbara Craton, Western Australia: Results form a new locality. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Nagaoka T., Lepot K., and Takeuchi M.
Precambrian Research 226 巻 頁： 59-74 2013年
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Another sea area separated from the Panthalassic Ocean in the Norian, the Late Triassic: the lowest Sr isotopic composition of the Ishimaki limestone in central Japan. 査読有り
Suzuki K., Asahara Y., Mimura K., and Tanaka T.
Chemie der Erde 72 巻 頁： 77-84 2012年
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石灰岩のコノドント検出を容易にするアリザリンレッドS染色法の開発． 査読有り
鈴木和博・三村耕一
地質学雑誌 118 巻 頁： 236-239 2012年
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Gradual and stepwise pyrolyses of insoluble organic matter from the Murchison meteorite revealing chemical structure and isotopic distribution 査読有り
Okumura F., Mimura K.
Geochimica et Cosmochimica Acta 75 巻 頁： 7063-7080 2011年9月
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衝撃によるマーチソン隕石中の水素・炭素同位体の挙動 招待有り 査読有り
三村耕一
遊星人 20 巻 ( 2 ) 頁： 169-176 2011年4月
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Biogenicity of morphologically diverse carbonaceous microstructures from the ca. 3400 Ma Strelley Pool Formation, in the Pilbara craton, western Australia. 査読有り
Sugitani, K., Lepot, K., Nagaoka, T., Mimura, K., Van Kranendonk, M., Oehler, D. Z., Walter, M. R.
Astrobiology 10 巻 頁： 899-920 2010年10月
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A systematic rare-earth elements and yttrium study of Archean cherts at the Mount Goldsworthy greenstone belt in the Pilbara Craton: Implications for the origin of microfossil-bearing black cherts. 査読有り
Sugahara H., Sugitani K., Mimura K., Yamashita F., Yamamoto K.
Precambrian Research 177 巻 頁： 73-87 2010年
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*Taxonomy and biogenicity of Archaean spheroidal microfossils (c. 3.0 Ga) from the Mount Goldsworthy–Mount Grant area in the northeastern Pilbara Craton, Western Australia. 査読有り
Sugitani, K., Grey, K., Nagaoka, T., Mimura, K., Walter, M.R.
Precambrian Research 173 巻 頁： 50-59 2009年
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Three dimensional morphological and textural elaboration of Archean putative microfossils from the northeastern Pilbara Craton: Indications of biogenicity of large (>15µm) spheroidal and spindle-like structures. 査読有り
Sugitani, K., Grey, K., Nagaoka, T., Mimura, K.
Astrobiology 9 巻 頁： 603-615 2009年
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Origin and deposition of organic matter in continental chert of the Middle Permian Gufeng Formation in the northern Yangtze platform. 査読有り
Takebe M., Kametaka M., Takayanagi Y., Mimura K., Sugitani K. and Yamamoto K.
Sedimentary Geology 210 巻 頁： 141-148 2007年
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Estimation of paleotemperature from racemization of aspartic acid in combination with radiocarbon age. 査読有り
Minami M., Takeyama M., Mimura K. and Nakamura T.
Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 259 巻 頁： 547-551 2007年
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Geochemical mapping in Aichi Prefecture, Japan: Its significance as a useful dataset for geological mapping. 査読有り
Yamamoto K., Tanaka T., Minami M., Mimura K., Asahara Y., Yoshida H., Yogo S., Takeuchi M., and Inayoshi M.
Applied Geochemisty 22 巻 頁： 306-319 2007年
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*Diverse microstructures from Archaean chert form the Mount Goldsworthy - Mount Grant area, Pilbara Craton, Western Australia: microfossils, dubiofossils, or pseudofossils? 査読有り
. Sugitani K., Grey K., Allwood A. C., Nagaoka T., Mimura K., Minami M., Marchall C. P., Van Kranendonk M. J. and Walter M. R.
Precambrian Res. 148 巻 頁： 124-147 2007年
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*Selective release of D and 13C from insoluble organic matter of the Murchison meteorite by impact shock. 査読有り
Mimura K., Okamoto M., Sugitani K., and Hashimoto S.
Meteoritics and Planetary Science 42 巻 頁： 347-355 2007年
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Geochemistry and sedimentary petrology of Archean clastic sedimentary rocks at Mt. Goldsworthy, Pilbara Craton, Western Australia: Evidence for the early evolution of continental crust and hydrothermal alteration 査読有り
Sugitani K., Yamashita F., Nagaoka T., Yamamoto K., Minami M., Mimura K., and Suzuki K.
Precambrian Res. 147 巻 頁： 124-147 2006年
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Application of Sr isotopes to geochemical mapping and provenance analysis: the case of Aichi Prefecture, central Japan 査読有り
Asahara Y., Ishiguro H., Tanaka T., Yamamoto K., Mimura K., Minami M., Yoshida H.
Applied Geochemisty 21 巻 頁： 419-436 2006年
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*Behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons at impact shock: its implication for survival of organic materials delivered to the early Earth 査読有り
Mimura K. and Toyama S.
Geochim. Cosmochim. Acta 69 巻 頁： 201-209 2005年
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*Shock-induced isotopic evolution of hydrogen and carbon in meteorites 査読有り
Mimura K., Okamoto M., Nakatsuka T., Sugitani K., and Abe O.
Geophys. Res. Lett. 32 巻 頁： L11201 2005年
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Shock-induced dehydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbons with or without serpentine: implications for planetary accretion 査読有り
Mimura K., Toyama S., and Sugitani K.
Earth Planet. Sci. Lett. 232 巻 頁： 143-156 2005年
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Shock-induced pyrolysis of naphthalene and related polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene, pyrene, and fluoranthene) at pressures of 12-33.7 GPa 査読有り
Mimura K., Madono T., Toyama S., Sugitani K., Sugisaki R., Iwamatsu S., and Murata S.
J. Anal. Appl. Pyrolysis 72 巻 頁： 273-278 2004年
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3He/4He ratios in well gases in the Kinki District, southwest Japan: surface appearance of slab-derived fluids in non-volcanic area in Kii Peninsula. 査読有り
Matsumoto T., Kawabata T., Matsuda J., Yamamoto K., and Mimura K.
Earth Planet. Sci. Lett. 216 巻 頁： 221-230 2003年
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Stratigraphy and sedimentary petrology of an Archean volcanic-sedimentary succession at Mt. Goldsworthy in the Pilbara Block, Western Australia: implications of evaporite (nahcolite) and barite deposition. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Suzuki K., Nagamine K., and Sugisaki R.
Precambrian Res. 120 巻 頁： 55-79 2003年
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Stratigraphy and sedimentary petrology of an Archean volcanic-sedimentary succession at Mt. Goldsworthy in the Pilbara Block, Western Australia: implications of evaporite (nahcolite) and barite deposition. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Suzuki K., Nagamine K., and Sugisaki R.
Precambrian Research 120 巻 頁： 55-79 2003年
-
Latitudinal change of normal paraffin composition in the northwest Pacific sediments 査読有り
Yamamoto K., Kurata Y., Takayanagi Y., Nishimura A., and Mimura K.
Marine Geology 196 巻 頁： 157-170 2003年
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Shock-induced carbonization of phenanthrene at pressures of 7.9 to 32 GPa. 査読有り
Mimura K., Arao T., Sugiura M., and Sugisaki R.
Carbon 41 巻 頁： 2547-2553 2003年
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マントル有機物に関する研究 招待有り 査読有り
三村耕一
地球化学 34 巻 頁： 225-241 2000年
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Depositional Environment of Sedimentary Rocks Inferred from Normal Fatty Acid Compositions(共著) 査読有り
Murayama M., Yamamoto K., and Mimura K.
Sedimentary Geology 125 巻 頁： 61-68 1999年
-
Delineation of Background Laboratory Contamination in the Analysis of Trace Concentrations of Extractable Organic Materials in Crystalline Rocks by Soxhlet Extraction, Chromatography, and Gas Chromatography 査読有り
Mimura K. and Price L.C.
Geological Survey Open-File Report 99 巻 頁： 335 1999年
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Shock reaction of hexane at 77,193 and 273 K with special reference to shock pressures (共著) 査読有り
Mimura K., Kato M., Ohashi M., and Sugisaki R.
Shock Waves 8 巻 頁： 311-319 1998年
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Redox change in sedimentary environments of Triassic bedded cherts, central Japan : possible reflection of sea level change (共著) 査読有り
Sugitani K. and Mimura K.
Geological Magazine 135 巻 ( 6 ) 頁： 735-753 1998年
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Normal paraffins in shales as an indicator of depositional environment (共著) 査読有り
Yamamoto K., Okada T., Takayanagi Y., and Mimura K.
Geochimica et cosmochimica Acta 61 巻 ( 20 ) 頁： 4403-4410 1997年
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Hydrocarbon Gases and Aromatic Hydrocarbons Produced by Impact Shock from Frozen Benzene : Cosmochemical Significance (共著) 査読有り
Mimura K., Ohashi M., and Sugisaki R.
Earth and Planetary Science Letters 133 巻 頁： 265-269 1995年
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Synthesis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Benzene by Impact Shock : Its Reaction Mechanism and Cosmochemical Significance 査読有り
Sugisaki R. and Mimura K.
Geochimica et Cosmochimica Acta 59 巻 頁： 579-591 1995年
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Shock Synthesis of Light Hydrocarbon Gases from H2 and CO : Its Role in Astrophysical Processes (共著) 査読有り
Sugisaki R., Mimura K., and Kato M.
Geophysical Research Letters 21 巻 頁： 1031-1034 1994年
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Shock Synthesis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Benzene : Its Role in Astrophysical Processes (共著) 査読有り
Mimura K., Kato M., Sugisaki R., and Handa N.
Geophysical Research Letters 21 巻 頁： 2071-2074 1994年
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Mantle Hydrocarbons-Abiotic or Biotic? (共著) 査読有り
Sugisaki R. and Mimura K.
Geochimica et Cosmochimica Acta 58 巻 頁： 2527-2542 1994年
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マントルに由来する岩石にともなう高分子炭化水素 査読有り
三村耕一
地球化学 27 巻 頁： 119-134 1993年
書籍等出版物 4
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Farrel Quartzite Microfossils in Goldsworthy Greenstone Belt, Pilbara Craton, Western Australia Additional Evidence for a Diverse and Evolved Biota on the Archean Earth. in STROMATOLITES
Sugitani K., Walter M., and Mimura K.（ 担当： 共著）
Springer Dordrecht Heidelberg London New York 2011年
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Shock reactions of carbon bearing materials and their cosmochemical significance.
High-Pressure Shock Compression of Solids (eds. Davison L., Horie Y., and Sekine T.), Springer, New York 2002年
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隕石に存在する有機物の生成過程を探る
三村耕一（ 担当： 単著）
（株）化学同人『化学』 2007年
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地球化学講座 地球化学実験法
（ 担当： 共著）
培風館 2010年7月
講演・口頭発表等 25
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Shock compression of organic matters. 招待有り 国際会議
Mimura K. and Sugahara H.
Deep Carbon Observatory Symposium in Yokohama
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Comet impacts as a driving force of glycine oligomerization. 国際会議
Mimura K. and Sugahara H.
nternational Astrobiology Workshop 2013
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出発温度を変えた衝撃回収実験
三村耕一
超高速衝突研究会
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衝撃によるマーチソン隕石中の水素・炭素同位体比の変化
三村耕一
衝突研究会、北海道大学
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マントル中に存在する有機物
三村耕一
日本地質学会第117年学術大会、富山
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広域変成作用に伴う岩石の元素組成の変化ー三波川帯泥質変岩を対象にして
藤原早絵子、山本鋼志、三村耕一
日本地球化学会年会
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ピルバラクラトン・マウントゴールズワージー地域に産出する含微化石チャートの年代とその意義
杉谷健一郎、中川内司、三村耕一、日高洋
日本地球化学会年会
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マーチソン隕石から得られた不溶性有機物の化学的構造
三村耕一、奥村文章
日本地球化学会年会
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太古代（＞3.0Ga)の微生物化石を含む黒色チャートの成因ー希土類元素からの考察
菅原春菜，杉谷健一郎，山本鋼志，三村耕一
日本地球化学会第55回年会
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Putative Archean Microfossils (>3.0 Ga) from the Mount Goldsworthy and Mount Grant Area in the Pilbara Craton, Western Australia: Taxonomic Reinterpretation and Implications for Ancient Biotic Diversity and Evolution. 国際会議
World Summit On Ancient Microscopic Fossils
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マーチソン隕石から得られた不溶性有機物の構造と水素・炭素同位体比の熱分解による検討
奥村文章，三村耕一，阿部理，橋本重将
日本地球化学会第54回年会
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Possible microfossils from the ~3.4 Ga Strelley Pool Chert, Pilbara Craton, Western Australia 国際会議
International Palaeontological Congress (IPC2006)
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Rare earth element geochemistry of carbonaceous black chert of 3.4 Ga Strelley Pool Chert at Mt. Goldsworthy and Mt. Grant, Pilbara Craton: Implications for environment of deposition and habitat of microbes on early Earth. 国際会議
Goldschmidt Conference
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衝撃による多環式芳香族炭化水素の反応とその地球科学的意義
三村耕一，外山誠司
第４７回高圧討論会
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隕石の衝撃脱ガスによる水素・炭素同位体比変化ーマーチソン隕石を用いてー
岡本道意，三村耕一，杉谷健一郎，阿部 理，橋本重将
日本地球化学会年会
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マーチソン隕石のマクロモレキュラーカーボンからの衝撃によるＤ，１３Ｃの選択的放出
三村耕一，岡本道意，杉谷健一郎，橋本重将，阿部 理
日本地球化学会年会
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衝撃によるマーチソン隕石からの水素の脱ガスと同位体比変化
岡本道意，杉谷健一郎，阿部 理，橋本重将，三村耕一
日本地球惑星科学連合２００６年大会
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衝撃によるマーチソン隕石の水素・炭素同位体比の進化
日本地球化学会年会
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衝撃時における多環式芳香族炭化水素の挙動とその宇宙化学的応用
三村耕一，外山誠司
日本地球化学会年会
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Field evidence for abiotic syntheses of organic matter in hydrothermal conditions 国際会議
the 12th Annual V.M. Goldschmidt Conference
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Shock reaction of phenanthrene 国際会議
the 12th Annual V.M. Goldschmidt Conference
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マントル有機物の起源に関する研究
三村耕一
日本地球化学会
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Characteristics and implications of organic compounds in mantle-derived rocks 国際会議
GSA annual meeting
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Widespread evidence of the hydrolytic disproportionation of organic matter in geologic systems via aqueous-based redox reactions 国際会議
GSA annual meeting
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Hydrocarnbons and oxygenated-organic compounds in high-temperature crystalline and ore-deposit rocks as related to hydrolytic disproportionation 国際会議
the Fifth International Symposium on Hydrothermal Reactions
科研費 13
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研究課題/研究課題番号：22H00175 2022年4月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
三村 耕一, 篠崎 彩子
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：43420000円 （ 直接経費：33400000円 、 間接経費：10020000円 ）
地球生命はどこで誕生したのだろうか？本研究では、「生命誕生の場」として「沈み込み帯浅部」を提案し、その妥当性と重要性を評価する。初期地球の沈み込み帯浅部は、”隕石などの地球外物質によって地球に供給された有機物を集積し、それら有機物を高温高圧環境で反応させ、生成した有機物を細胞状の小胞へと化学進化させるシステム”を持つと考えている。本研究では、このシステム中で特に重要な高温高圧での有機物反応を実験的に確認し、このシステムが「生命誕生の場」として成立するか否かを検証する。
『沈み込み帯』が「生命誕生の場」として成立するか否かを検証するために、高温高圧実験に必要な高圧反応容器の温度コントロール手法、生成物の回収方法、LCMSの分析条件の検討を行った。
温度コントロール方法については、高圧発生用のシリンダに直接巻き付けたバンドヒータによって熱を与えた。温調器を使いヒータに流す電流値をコントロールしてシリンダの温度を制御した。その結果、目的温度の±3℃でシリンダ内試料室の温度をコントロールすることが可能となった。さらに、反応後の試料を急冷するために、反応容器を冷却するための装置も開発した。シリンダを覆うように密着するブロックを作成し、反応後、ブロックに銅製の冷却板をねじ止めすることで試料の急冷に成功した。これにより、10分間で試料を220℃から25℃に冷却させることに成功した。
生成物を回収するために、Oリングを介してシリンダに密着可能な回収ジグを作成し、そのジグを通してドリルでシリンダ内部の試料を掘削できる手法を開発した。また、掘削時にジグ内部に高純度水を注入することで、回収された試料を直接水に溶解させ、試料の損失を低減させた。
LCMSの分析条件については、アミノ酸類（アミノ酸モノマー、オリゴマーを含む）とリン脂質類の分離カラム種類の選定と溶離液組成の決定を行なった。分離カラムとしては、すべての対象物質について逆相カラムを選定した。特に、リン脂質類に対しては、カラム内側への吸着を防ぐためにメタルフリーのカラムを選定した。さらに、溶離液はアミノ酸類については、正イオンでの検出が適当であるためギ酸を含む溶液、リン脂質類については陰イオンでの検出が適当であるため、酢酸アンモニウムを含む溶液を使用することで良好な分析が可能なことを確認した。
2022年度の研究計画としては、高圧反応容器の温度コントロール手法、生成物の回収方法、LCMSの分析条件の検討、幾つかの温度条件におけるアラニンの高圧実験の実施をあげていた。2022年度の研究実績に示したように、これらの検討は既に終えている。さらに、この実験条件を使って、「アラニン + サーペンティン + 水」を出発物質とした0.25 GPa、200℃で４時間保持の実験結果を得ている。この実験によると、アラニンが38％残存し、ジアラニンと環状アラニンがそれぞれ0.025 mol％、0.1 mol％生成したことがわかった。この結果は、先行研究の水を含まない系でのアラニンの高圧実験の結果に比べ、高いアラニンの残存度を示すものであった。これらの実験の比較は水の存在がアラニンの分解を効率的に妨げることを示唆しており、反応場において水の存在が重要であることが明らかになった。2022年度で行った研究内容は当初の研究計画に沿ったものであり、研究の進捗状況はほぼ順調である。また、2022年度の研究結果は2023年度以降の研究推進に大きく役立つものである。
いくつかの温度条件でアミノ酸の高圧実験を行い、各温度におけるアミノ酸分解速度を算出して反応速度論的考察を行う。さらに、アミノ酸が２分子結合した二量体の生成率とその単量体の分解率の相関を調べ、単量体の分解速度から二量体の生成速度を推定する。これにより、重合体が反応場から流体とともに移動する際の重合体濃度の時間変化を見積もり、反応場からその上部の堆積層への重合体の運搬が可能か否かを判断する。
現在の地球で見られる沈み込み帯において、深部から地表付近への流体の動きが活発なのは深さ20 km程度までである。そのため、実験の温度圧力条件は<220℃、<0.5 GPaとする。反応速度を考慮した議論を行うため、圧力は0.25 GPaと0.5 GPa、温度は160、180、200、220℃の条件でのデータ取得を目指す。試料としては、アラニン＋サーペンティン＋水の混合物を使用する。アラニンは隕石から検出される主要アミノ酸であり、サーペンティンは隕石を構成する主要鉱物である。初期地球には、現在よりも高い頻度で多量の隕石が供給されていたと考えられており、そこに含まれる有機物や鉱物は現在入手可能な隕石と大きくは違わないと考えて良い。高圧反応には既に開発済みの反応容器を使い、回収した試料を主に液体クロマトグラム質量分析計（LCMS）で分析する。LCMSの分析条件は既に検討済みであり、逆相カラム（C18）を使用する。溶離液には0.1%ギ酸水溶液と0.1%ギ酸を含むアセトニトリルの混合溶液を使用し、この混合率を時間変化させることとする。さらに、アラニンを出発物質とした場合、高圧実験の試料が含むと期待される化学種はアラニン、ジアラニン、環状アラニンである。それら化学種の定量は、試料を反応容器から回収する際に内部標準試薬としてノルバリンを添加することによって行う。 -
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
研究課題/研究課題番号：22H00163 2022年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
掛川 武, 古川 善博, 石田 章純, 三村 耕一, 大藤 弘明
担当区分：研究分担者
有機物が行う化学反応能力の中で最も重要なのがエネルギー蓄積・運搬能力であり、AT P(アノシン3リン酸)が担っている。前生物世界でATPを生成するためには岩石圏から リンを供給し、有機物と一体化させることが必要である。しかし初期地球におけるリンの 供給源や元素サイクル、化学的状態に関しては不明のままである。本研究では初期地球表 層環境中でリンが「特異的」元素循環を行い、その終着駅でATP形成したことを示す。
現在と初期地球を含めた生物が行う化学反応能力の中で最も重要なのがエネルギー蓄積・運搬能力であり、AT P(アデノシン3リン酸)が担っている。初期地球の前生物世界でATPを 生成するためには岩石圏から リンを供給し、有機物と一体化させることが必要である。しかし初期地球におけるリンの供給源や元素サイクル、化学的状態に関しては不明のままである。本研究では,このリンの問題にフォーカスし研究を展開する。その中で初期地球表層環境中でリンが「特異的」元素循環を行い、その終着駅においてATP形成したことを示す。 研究を遂行するために、以下の4つの課題を設定し鉱物学・地球化学・合成有機化学を融合した研究を展開する。第１の課題は 前生物世界での特異的リン元素サイクルの解明である。特に大陸のなかった初期地球では海底の玄武岩がリンの元素循環のスタートであったことを示す。これは主に海外から採集された岩石試料の分析を通して行う。第２の課題では初期地球リン循環に対して隕石衝突の果たした役割を明らかにする。リン酸が還元的リンに変わりうることや、衝突で特有のリン鉱物を形成しうることを示す。この課題は名古屋大学との共同研究として行う。第３の課題の中で初期地球海水中に「リン酸」だけでなく「還元的リン」が存在していたのかを検証する。 さらに前生物的世界の堆積物内部リン再循環を通して、リン酸がリボースなどと反応し、AT Pが生成された可能性を実験的に実証するのが第４の課題である。これら研究を介して生命の起源に関する新しいシナリオを構築する。
第１の課題のリンの供給源を特定するために、特にオーストラリアピルバラ地域に産する34億年前のApex玄武岩とカナダアビティビ緑色岩帯の枕状溶岩に関する鉱物学的、地球化学的研究を行った。Apex玄武岩の研究では34億年前の海底熱水活動によって玄武岩からリンが溶脱されうることを示した。27億年前の枕状溶岩の研究でも同様の結果が得られて、特にリンの溶脱とTiの挙動がリンクしているという新事実の発見に至った。これらは前生物世界のアナログと考えられ、海底溶岩からのリンの溶脱が初期地球では普遍的に起こっていた可能性を示す結果となった。初期地球リン循環に対して隕石衝突の果たした役割(第2の課題)を明らかにするために名古屋大学においてリン鉱物(アパタイト とシュライバーサイト)を用いた予備実験を展開し実験に必要な圧力条件（衝突スピード）の制約を行った。さらに衝突時における有機分子リン酸化実験にも成功した。第三の課題は第一の課題と同時並行で行われ、鉱物学的熱力学的研究によって局所的な海底熱水環境のみで還元的リンが存在しうることを示した。さらに前生物的世界の堆積物内部リン再循環系を実験室で作り出し擬似ATP（ヌクレオチド）が生成されうることを実験的に実証 (第4の課題）し論文として出版した。 特に本研究によってリン酸と同様にホウ酸も重要な成分であることが明らかになった。これらのことは初期地球において地球表層の還元的かつ蒸発的な環境がATP制せに適切な場所であったことを示す結果であった。様々生成物の分析を円滑に行うために新たにガスクロマトグラフを新たに購入し、年度内に分析可能となった。さらに研究補助員を1名雇用し研究の効率化を測った。
第一の課題では今までの分析を継続する一方で成果を論文化する。さらに３８億年前の海底の原文ガンも分析対象にする。同一試料で第３んの課題も実施する。この時に硫黄の存在が局所的に還元的なリンをアパラチと結晶中に保持しうることを示す。第二の課題では多くの実験を行い、リンの化学種変化を追跡する。第４の課題では反応系を複雑化してより初期地球の環境に近い状態で実験を行う予定である。 -
研究課題/研究課題番号：21K18643 2021年7月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
鍵 裕之, 三村 耕一, 奈良 雅之
担当区分：研究分担者
我々は、ホモキラリティが氷惑星・衛星内部の高圧環境でアミノ酸が重合する過程でもたらされた不斉増幅に起因するのではないかと言う仮説を持っている。本研究の目的はこの仮説を実験と分子シミュレーションの併用によって、証明することにある。高圧下でのアミノ酸の重合反応では、大きな立体障害によって著しい不斉増幅が起こる可能性が高い。そこで我々は、アミノ酸の種類と配列によっては、L体が選択されていく条件があるのではないかという発想に至った。本計画ではL体が濃縮する配列を網羅的、かつ分子シミュレーションに基づいて戦略的に見いだし、ホモキラリティの起源について従来にない全く新しい可能性を提案するものである。
本研究は、生命体がL体のアミノ酸のみから構成されるというホモキラリティが、氷惑星や衛星内部の高圧環境でアミノ酸が重合する過程でもたらされた不斉増幅に起因するのではないか、と言う我々の仮説が成り立つか否かを実験的に実証することを目的としている。
そこで本年度は代表的なアミノ酸であるアラニンを取り上げ、その光学異性体であるL体とD体を出発試料として高圧実験を行い、その生成物である二量体、三量体の立体異性体を質量分析法で定量的に解析する手法の開発に取り組んだ。二量体、三量体にはそれらを構成するアラニンのL体とD体が含まれるため、その異性体の数はそれぞれ4種類、8種類となる。これらを通常のLC-MS(液体クロマトグラフィ質量分析計)で構造解析することは不可能である。そこで出発試料のL体を重水素置換体でラベルした上でキラルカラムを用いたＬＣ－ＭＳによる異性体分析を行うことで、これらの異性体を精度良く分離可能であることを明らかにすることができた。また、これらの分析を行う上で、全ての光学異性体を含んだ二量体、三量体の合成を行い、それを標準試料として用いることもきわめて重要である。本研究ではFmoc固相合成法を適用することによって、標準試料の作製に成功した。
これらの開発を行った上で、室温、10 GPaでの高圧実験で得られた回収試料に含まれる二量体、三量体の異性体解析を行った。これらの回収試料からは想定される全ての異性体が検出された。今後は高圧実験で得られた回収試料を精密に解析し、不斉濃縮の可能性について議論を進めていく予定である。
上記のように、今年度は高圧実験で生成が想定される光学異性体を含んだ重合生成物の解析方法を確立することができた。これまで本研究で想定されるような複雑な異性体の分析は取り組まれていなかったので、新たな分析手法を提案することができたのは大きな進歩と考えられる。研究の最終目標に到達するにはもう少し時間が必要になるかも知れないが、萌芽研究としての本研究課題の到達目標は概ね達成されたのではないかと考えている。
本研究に取り組みながら、高圧下でのアミノ酸の重合過程がきわめて重要な役割を果たすことが改めて認識された。一方で、アミノ酸の高圧下での重合のみならず、アミノ酸の単量体を含む水溶液系においてもその凝縮や溶解の過程で不斉濃縮が起こる可能性にも着目する必要があるという着想にも至った。本萌芽研究を足がかりとして、今後より基盤的な研究が拡がる可能性が高まっている。 -
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
研究課題/研究課題番号：19H02013 2019年4月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
杉谷 健一郎, 石田 章純, 掛川 武, 三村 耕一, 大友 陽子
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
西オーストラリア・ピルバラ地塊のファレル珪岩層（約30億年前）とスティルリー・プール層（約34億年前）の大型微化石群について、シアノバクテリアや真核生物の出現が30億年前やそれ以前に溯るのではないかという仮説を検証するために、１）分離濃集した微化石を対象としたバイオマーカー抽出・分析を軸とし、その代謝特異性の曖昧さを補完するため、２）”In situ”炭素窒素・同位体比測定による代謝機能の制約、３）形態や産状の解析にもとづく生活環の復元と分類体系の構築、４）超微細構造等分析による生理学的制約を行う。
本研究で最初に企図したバイオマーカーの検出は叶わなかったが、並行して行なった薄片内のものと抽出したものを対象として微化石の徹底的な形態解析により、大型(~100ミクロン)のレンズ状微化石が細胞間の情報伝達の結果としか考えられないような複雑なコロニーを形成していることを明らかにした。これは高度に組織化された細胞骨格を有していたことを示唆する。同様な細胞骨格は200ミクロン以上に達することもある大型袋状化石についても言えることを明らかにし、これらの大型微化石の真核生物性に一歩近づくことができた。また申請者が発見した一連の太古代微化石群の分類体系のフレームワーキを構築することができた。
初期地球、特に太古代における生命の姿とその進化は、多くの謎に包まれており、学術論文は多数出版されてはいるものの、特に微化石に関するものはその信頼性において疑念を拭えないもの少なからずある。本研究課題を遂行するなかで、申請者が長年研究してきた西オーストラリア・ピルバラ地塊の太古代の大型微化石群についてその生物起源性と多様性、そして真核生物の黎明に関する信頼性の高いデータを提示できた。この成果は人々の生命観にあらたな視点を与えるものであり、さらに火星における有人探査と試料採取、そしてそれにもとづく地球外生命の探索と”認定”において重要な役割を果たすと期待される。 -
高圧力が引き起こす有機物の重合反応：氷衛星・氷惑星内部は化学進化の場となるか？
研究課題/研究課題番号：18H03730 2018年4月 - 2019年3月
鍵 裕之
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
科研費が採択されて2018年6月までの約2ヶ月間で以下の研究を行った。
採択後直ちに本研究を遂行する上で基盤となる分析装置であるLC-MS(液体クロマトグラフィー質量分析計）、紫外可視分光装置などを導入した。
一般的には硫酸触媒を加えて加熱条件下でメチルアルコールと酢酸との間で進むエステル化反応が、無触媒、室温高圧下で大きく促進されることを見いだした。さらに出発物質に過剰な水を加えることにより、高圧下で氷VII相(高圧相）が析出し、反応が100%の収率で進行する現象を見いだした。同様にリン酸と酢酸との反応においても、高圧下で反応が促進すること、水が氷高圧相として晶出することでさらに反応が進行することが明らかになった。これらの研究では、本科研費によって導入されたLC-MSを用いて反応生成物の精密解析を行った。
かねてより研究していたアミノ酸の高圧下における脱水縮合反応について、光学選択性について研究を進めた。まだ不明な点も多いが、高圧下で二量体から三量体が生成する過程で、明らかな光学選択性が見られた。
以上の研究結果から、氷惑星・衛星内部に存在しうる氷の高圧相の周辺で、重要な有機化学反応が起こっている可能性を示すことができた。今後は反応速度の精密解析、反応過程におけ光学選択性などをより詳細に検討していく予定である。
本科研費の支援は終了するが、本研究計画の分担者と協力しながら、今後も継続して高圧力下での有機化合物（特に生命の材料となりうるアミノ酸に着目する）の挙動について研究を進めていきたい。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。 -
研究課題/研究課題番号：17K18803 2017年6月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
西田 民人, 三村 耕一
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
隕石有機物のうち、溶媒で抽出可能な可溶性有機物(SOM)および不溶な有機物 (IOM)の分子種同定の新たな方法の検討した．隕石中SOM、IOMおよびIOMを加水分解物を非脂質性ポリカチオンと共有結合させた高分子誘導体をNMR法により構成する分子種の同定を試みた． 既報の隕石有機物に相当する試薬および隕石有機物試料の高分子誘導体化法の条件検討を行った．隕石試料中のIOMについて、N-ベンゾイルフェニルヒドロキシルアミンにより無機塩を可溶化することで高収率が得られた．分子量数百から数万の非脂質性ポリカチオン分子を隕石試料に適用し，核磁気共鳴法ならびに質量分析が適用可能となった．
隕石有機物の分子レベルの研究において、溶媒抽出物を酸もしくはアルカリ加水分解を行う報告例が多く、有機物の組成と存在量の報告例は得られるが、隕石内の有機分子の存在形態（重合度や分子量等）に関する情報を得られない．そこで本研究は有機物を化学反応性の高い非脂質性ポリカチオン分子と結合させ高分子誘導体として回収し，有機分子を高分子誘導体の官能基として、核磁気共鳴法による化学構造解析から、隕石有機物を構成する分子種を検出することを試みた。隕石有機物を網羅的に官能基として持つ「隕石有機物-非脂質性ポリカチオン高分子」は、隕石有機物の全体像の把握への発展と物質探索に新しい窓を与える端緒となると考えている。 -
化学的指標に基づいた炭化物の高確度炭素14年代決定法の確立
研究課題/研究課題番号：15H02947 2015年4月 - 2018年3月
南 雅代
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
炭化物の炭素14年代測定のための化学処理法として用いられるABA法（酸/アルカリ/酸処理法）とABOx-SC法（酸/アルカリ/酸化処理－段階加熱法）の外来炭素の除去効果を、化学処理後に残存する成分の炭素14年代だけでなく、化学組成・化学構造変化を調べることにより比較した。
その結果、ABOx処理のほうがABA処理に比べ、残存している外来炭素をより効率的に除き、化学的に安定で高分子量の多環芳香族化合物（炭化物試料の本質成分）を抽出する効果が高いことがわかった。一方、3万年より若い試料の場合は両者の化学処理法の違いによってあまり差が見られず、化学処理後の段階加熱が重要であることがわかった。 -
氷衛星内部を想定した低温超高圧環境における有機物の化学進化
2013年4月 - 2017年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
三村耕一
担当区分：研究代表者
地球外生命探査のターゲットになり得る氷衛星での有機物の化学進化において低温超高圧反応が果たす役割を検討する。
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太古代大型微化石群からさぐる地球史初期の生物多様性と表層生態系
2010年4月 - 2014年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
杉谷健一郎
担当区分：研究分担者
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ストロマトライトと多様な微化石群からさぐる初期地球における表層生態系の成立と進化
2010年4月 - 2011年3月
科学研究費補助金
杉谷健一郎
担当区分：研究分担者
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隕石衝突によって初期地球へ供給された有機物の化学進化についての実験的研究
2009年4月 - 2013年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
三村耕一
担当区分：研究代表者
初期地球に落ちた隕石によって供給された有機物の化学組成とその量、さらに、初期地球の環境（高温で高濃度の二酸化炭素大気）で、どのような化学進化をしてきたのかを、実験的に明らかにする。
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ピルバラクラトンに産出する多様な大型化石群の起源と生命初期進化における意義
2007年4月 - 2010年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
杉谷健一郎
担当区分：研究分担者
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モデル星間分子を用いた衝撃反応とその宇宙化学的意義
2001年4月 - 2003年3月
科学研究費補助金 奨励研究（A）・
三村耕一
担当区分：研究代表者
星間分子中に存在すると考えられる有機物（ピレン、フェナントレン，フルオレン）に衝撃波を作用させ、その化学組成がどのように変化するかを調べた。
担当経験のある科目 (本学) 4
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基礎セミナーＡ
2021
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有機地球化学
2021
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地球惑星化学Ⅰ
2021
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地球・宇宙化学
2021
担当経験のある科目 (本学以外) 1
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宇宙における有機元素の進化
2007年4月 - 2008年3月 （九州大学）