著者

鳴海 一成 丸山 茂徳

出版者

公益社団法人 東京地学協会

雑誌

地学雑誌 (ISSN:0022135X)

巻号頁・発行日

vol.128, no.4, pp.649-665, 2019-08-25 (Released:2019-09-20)

参考文献数

104

被引用文献数

2 3

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Natural ionizing radiation, which potentially affects biota inhabiting the Earth, can be broadly divided into two types according to origin: cosmic radiation and subsurface radiation. Cosmic radiation contains galactic cosmic rays and solar energetic particles. Subsurface radiation is derived from radionuclides such as uranium, thorium, and radon. The levels of these forms of natural radiation were not constant temporally and spatially, and underwent a lot of changes in the early Earth environment. However, the ground level radiation dose rate of secondary muons derived from a supernova event that causes the most severe biological effects among forms of cosmic radiation is estimated to be 1 sievert (Sv) per year at most, which is too low to have lethal and mutagenic effects on terrestrial microbes. On the other hand, a nuclear fission chain reaction occurred in Oklo uranium ore deposit in Gabon about 2 billion years ago and continued intermittently for 105-106 years. The average total radiation dose rate of a typical natural fission reactor in Oklo is estimated to be 47.4 Sv per hour. This value is high enough to serve as a physical mutagen for subsurface microbes inhabiting areas near the reactor, and a million years is long enough to generate a new species of microbes. The observed growth-inhibitory critical dose rate for Escherichia coli is estimated to be 36 to 67 Gy per hour. On the other hand, the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans is shown to be cultivated without any growth delay at up to 126 to 180 Gy per hour of gamma rays. Recent EXAFS and isotopic analyses indicate that biogenic processes are more important for uranium ore genesis than previously understood. D. radiodurans and its closely related species Thermus thermophilus are shown to have the ability to reduce U(VI) to U(IV) under anaerobic conditions. These lines of evidence suggest that a common ancestor of Deinococcus and Thermus might be involved in the formation process of Oklo uranium ore deposit. Therefore, the radiation dose rate at Oklo-type natural nuclear reactors would be suitable for affecting the growth of microbes and generating genome evolution through accumulated mutations.

著者

吉原 亮平 滝本 晃一 長谷 純宏 野澤 樹 坂本 綾子 鳴海 一成

出版者

一般社団法人 日本放射線影響学会

雑誌

日本放射線影響学会大会講演要旨集 日本放射線影響学会第53回大会

巻号頁・発行日

pp.97, 2010 (Released:2010-12-01)

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高等植物では、これまで紫外線や電離放射線の及ぼす効果を評価する目的で、生存率の測定や突然変異の解析などが行われてきた。しかし、DNA修復機構や変異誘発メカニズムの解明に重要な知見をもたらす変異スペクトルの解析に関しては、迅速に数多くの変異を検出できる実験系が存在しなかったことから、動物細胞での研究に比べて進んでいないのが現状である。モデル植物として広く研究に利用されているシロイヌナズナは外来遺伝子の導入やゲノムDNAの回収が容易であるばかりでなく、遺伝的に均一であるため、紫外線や電離放射線の効果を解析するのに適している。そこで我々は、シロイヌナズナの核ゲノムに大腸菌由来のrpsL遺伝子をもつプラスミドを組み込むことにより、新たな突然変異検出システムを構築し、紫外線や電離放射線の生物影響を遺伝子レベルで明らかにすることにした。 本変異検出システムを用いて紫外線誘発変異を解析した結果、主要な紫外線誘発DNA損傷であるシクロブタン型ピリミジン二量体(CPD)に起因すると考えられるG→Aトランジション変異の頻度が非照射区に比べて上昇した。次に、CPDを効率的に修復するCPD光回復遺伝子をRNAiにより発現抑制し、紫外線高感受性となったシロイヌナズナを作製した。このRNAi個体を用いて変異スペクトル解析を行った結果、野生型に比べてG→A変異の上昇に加えフレームシフト変異の頻度も上昇した。CPD光回復の抑制により、塩基置換変異が上昇するだけでなく、変異スペクトルにも違いが現れることが示された。 次に、電離放射線による誘発変異を調査するために、ガンマ線および炭素イオンビーム(LET 121.5 keV/m)をシロイヌナズナ乾燥種子に照射して、変異スペクトル解析を行った。その結果、ガンマ線では炭素イオンビームに比べて、サイズの小さな欠失変異が誘発される傾向があることが示され、シロイヌナズナ乾燥種子において、放射線種の違いにより異なる変異が誘発されることが示唆された。

著者

鳴海 一成 黒木 良太 由良 敬

出版者

独立行政法人日本原子力研究開発機構

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2007

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放射線抵抗性細菌デイノコッカス・ラジオデュランス由来のDNA修復促進タンパク質PprAについて、1.35Åの分解能での結晶構造解析に成功し、DNA結合に重要なアミノ酸残基の空間配置を明らかにした。また、PprAタンパク質の放射線誘導に関わる新規制御タンパク質PprMを同定し、その作用機序を明らかにした。さらに、デイノコッカス属細菌で使用できる新規プラスミドベクターを開発した。

著者

丸山 茂徳 横山 哲也 澤木 佑介 大森 聡一 鳴海 一成 ドーム ジェームズ 丹下 慶範

出版者

東京工業大学

雑誌

新学術領域研究(研究領域提案型)

巻号頁・発行日

2014-07-10

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本計画研究班では、地球史研究から導かれる「生命誕生の器」としての原始地球表層環境を定量的に復元し、冥王代地球表層環境進化の過程を具体的に解明することを目的としている。H29年度の研究は主に5つのテーマで実施された。[1]生命誕生場と生命誕生のプロセスの解明:生命が誕生するためには、水があるだけでは不十分で、それ以外にも複数の環境条件が満たされることが必要である。そこで、諸条件の中から生命誕生場に必要な9つの条件を抽出してまとめた。[2]白馬地域の地質の継続調査と古環境の分類:冥王代類似環境としての白馬地域の特殊な水環境について比較分析し、水環境場を4つのタイプに分類した。白馬で特徴的な蛇紋岩熱水系温泉水は、高アルカリかつ水素ガスを大量に含んでおり、特に、H2を含むため貧酸素水であり、そのため冥王代型の微生物生態系が形成されていることが明らかになった。[3]オクロの自然原子炉の研究:ガボン国内の数地域で露頭周辺の調査を集中的に行い、最適と思われる掘削地点を三か所抽出した。[4]地球の起源と新たな太陽系惑星形成論の展開:太陽系進化の初期条件を決めるうえで、太陽系組成ガスから凝縮した最古の物質であるCAIの理解を深めることが重要である。そこで、始原的隕石ALLENDEに含まれる3種類のCAIに注目し、それらの核合成起源Sr同位体異常(μ84Sr)を高精度で測定した。その結果、μ84Sr値の大きさはFTA > Type B > FSの順であることが判明した。[5]継続的なブレインストーミングの実施:2件の国際ワークショップと4件の国内向けワークショップ実施した。

著者

小野寺 威文 鳴海 一成

出版者

日本微生物生態学会

雑誌

日本微生物生態学会誌

巻号頁・発行日

vol.26, no.2, pp.75-77, 2011-09-01