ぶんせ別刷

き

Nh7

1明峰

地球外に生命を求めて−GCとMSの利用−

窪芙日

保母

本分

東京都渋谷区本町1丁目1番5号

敏行

析化学会

工築技術院東京工崇試験所内

あれることの多いガスクロマトグラフ（GC）と質蛋分析㊨㊨

軍事筆意軍事軍事章軍事・筆書筆意計（MS）がどのように利用され，どの程度の役割が果たせるかという点をバイキングプロジこクトを中心にみ地球外に生命を求めててみたい。

−GCとMSの利用−

1何を検出するか送り込まれたテレビカメラが生命の存在を写し出した

保母敏行

昨年8月と9月に相次いでアメリカで打ち上げられた2台の火星探査船は7月4日の独立200年諒念月着陸をノ

l トラップ純分煙管目指して飛行中である。バイキングプロジェクトと呼ばれるこの計画の興味は，なんといっても生命を兄いだせるかどうかという点に集中している。

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そもそも宇宙の誕生以来いかにして生命が芽生え．進x4ｸ5牝8YHﾖ劔G(ｴ27+ｸ*Bib〉

バージが ス化し，この地球上に存在しているか，地球以外にも生命lが存在するのではないかという疑問はだれでもがもつ興味の一つであろう。一方，生命発見に関して分析化学を適用するという面から，いろいろなアイディアをおもち＼フィルの方も多いことと思われる。そこで，日ごろの実験で披
む〉 土試料＼謎テナー籠窃，烏孫米穀運墨．

分離語

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入劔豫Rすず−内撤こバイオロジー装憶，cc−MS，けい光Ⅹ緻装置．圧力計が袈備されている

図1龍陸棲（観測MS．

462

ドレイン

（a）光合成実験：数日間培奏した後熱分解（勘eC）し．生物に取り込まれたi．C唖を調べる；（b）異化作用検出実挨：J c
標誠浅分と混合し培韓，I．Cを含む二酸化炭窯その他のガスの発生を調べる；（c）ガス交換実験；二酸化炭素．整菜．メタン．水落．酸素などの生成あるいは消費をGCを使って調べる櫨）

Search forExtmterrestTialLife；Utilizatlonof GC aJldToshiyukiHoB°ﾂ

図2 生命檎出馬義輝（バイオ田ジー装置）

東京都立大学工学部（68）

ぶんせき1帥

7

大気誠科

一酸化炭窯．

二酸化炭窯
吸収衝

↑山⊥
露Ie

図3

GC一mS

シ

らGCもMSも価値半減である。しかし実際には火星ス

テムていることと関連している。

人などいそうにもなく，生物が存在しても微生物程度と土分析の場合にはGCが組み合わされる。土採取器か努えられている。そこで一つには生命現象（代謝，生長）ら送られてきた試料は3個の加熱容器に100mgずつ入をとらえることが挙げられる。一方，地球上に生命が発れられ2000Cに加熱きれる。ガス化した成分はキャリヤ生した過程を老えると，原始大気（メタン，アンモニーガス水素によりGC分院管に運ばれる。成分蛭の多少

ア，水菜，水練か）から脂肪酸，アミノ酸，階，ピリミにより加熱温度は3500Cあるいは500oCに変えられる。

ジンなどができ，更に脂質，タンパク質，核酸などへとGCで分離された成分はセパレーターでキャリヤーガス化学退化し，ついに生命が発生したという意見が有力でと分けられ（濃蘭効率99％以上），MSに導かれる。

ある。そこでもう一つにはこれらの化合物をとらえるこ成分渡庇が不明であるため，MSの保護も兼ねて溶出成とが挙げられる。バイキングプロジェクトでは前者を3分スプリッターが巷案され，セパレーターの翻こ設置さ謡の方法で（図2参照），後者をGCとMSで検出しれている。最大スプリット比は1：0000で，排気用イオようとしている。

ンポンプ詣流齢こ応じ自動的に調節される。MSの応答の直線範囲はl：107になるという。得られる幡報は試

2∴ⅢSとGC−MS料の加熱及び熱分解によって生じた成分のGC保持時間

MSは2台穀み込まれている。1台は着陸稔が降下中とマススペクトルである。いん石を試料とした実験ではに大気の組成を調べるためのもので；質感範囲（m／e）lppmレベルあるいはそれ以下の濃度の化合物を同定し〜49のMattauch−Herzog型2垂収束MSである。もている。一方，実際に得られるデータの解析と恵味づげう1台が袋而大気と土中の有機物を分析するためのものには困難が多いものと思おれる。なお，この装置は小である。これはm佃12〜200のNierJohnson型2垂型，軽軽，消藷可能な亮全自動装置であると同時に地球収束MSである。宙掲半径4．7cm，磁場半径3．8cm，からの描令にも応じられるよう設計されている。ちなみ

イオン加速軽度を変化させてマススペクトルを得るように大きさは27．5×33×25cm，重さ約柳kgとのことでになっている。図3に配置の様子を示した。

ある。

大気分析の場合，試料は直接または一酸化炭素及び二3アミノ酸の光学異性体分離を宇宙で酸化炭素吸収管を通してMSに導かれる。ニ通りの分析法をとるのは火星大気が大部分二酸化炭素から成り立っ
ぷんせき1財87

さて上記装陸で分析できない成分の一つにアミノ酸が
（69）

488

ある。アミノ酸及びその繍合体であるポリペプチドやタ塩化メタン添加．xv）35へ40oC，1時間．xvi）10oC以

ンパク貨は地球上の生物に欠くことのできないものであ下で溶媒揮披，XVii）加熱してcc分離管頂点へ移したる。しかも生体中のアミノ酸は光学活性がL一型のもの

後，GC分析（昇漁法，FID利用）。に限られている。一方，原始地球を横した実験により得以上は操作の根幹にすぎない。細かい点では地球からられるアミノ酸はD一体と L一体の等蟄混合物である。

密封して持って行った試薬その他の解封，混合．計蝕，

そこでアミノ酸の検出と光学異性体比率の決定が有力な

イオン交換カラムの洗浄，容器，器具，パイプ類の洗純化学的生命検出手段となりうる。

浄，溶媒掬敵の際の各種制御そのほか複雑な操作があ

既に試作装置もテストが終わり，打ち上げを待ってい虹

それらが正確かつ自動的に行あれねばならない。試る。利用された方法はアミノ基をALトリブ回目ロアセチ

作装置は試薬，語気系統も含め約13kgと軽臆である。

ル化後カルポキシル基をD−（またはL−）2−ブタノール

テストの結果，ナノモルレベルで存在するアミノ酸の定により

理．光学異性体比決定に使用できると報告されている。

D，D及びし．D−（またはD，Lr及び）．，L−）ェスチ

ルとし，GC分析する方法である。
分析操作のプログラムは次のとおりである。i）lmI

以上ほんの一端を紹介したにすぎない。今後の分析化

試料採取，ii）水10ml添加言ii）165±5oC．1時間加学技術の発展とともにますます多くのアイディア，機器

熱言Ⅴ）冷却，不溶分ろ過，Ⅴ）6N塩酸10ml添加が生かされていくことであろう。

Vi）110ec．5時間加熱，Ⅴゆ溶媒摘散，イオン変換分

この稿を軽くにあたり，NASAVikingProiect副藍膝用惑，Viii）5ml水に溶解，めイオン交換分隠アン

住D．Sands博士に各稲資料をいただいた。ここに記し

モニア溶髄液描線，Ⅹ）アンモニア水抑敵，Xi）4N塩酸
2−ブタノール溶液5ml添加，Xii）100eC，2時間．xiii）

慧後詰縁叢書㌔pt 1

溶媒揖敵．xiv）0．1ml無水トリブPP醗酸と0・4mlニ464（抑）ぶんせき19767