多くのアミノ酸には、右手と左手のように鏡に映したような形をしていながら重ねることのできない「L型」と「D型」があります。ところが、私たち人間をはじめとする地球上の生命がタンパク質をつくる際に使うアミノ酸は、ほぼL型に偏っています。生命がなぜL型を選択したのかは、未解明の謎の1つです。これらは、生命誕生の過程を解き明かす手がかりであるとともに、地球外生命の痕跡を探る指標の候補としても注目されています。

大阪大学産業科学研究所の大城敬人准教授、谷口正輝教授らと、ジョージア工科大学、NASAゴダード宇宙飛行センター、シカゴ大学、マサチューセッツ工科大学（MIT）などからなる国際共同研究グループは、1個（1分子）のアミノ酸分子が金のナノギャップを通過するときに流れる量子トンネル電流を測定し、その電流波形を機械学習で解析することで、アミノ酸のL型とD型を識別する技術を開発しました。

本研究成果は、米国科学誌 『Nature Communications』 に、10月5日（月）18時（日本時間）に公開されました。

アミノ酸のL型またはD型の偏りだけで生命の存在を断定できるわけではなく、他の分析結果と組み合わせた評価が必要ですが、本技術により、今後、「分子が存在するか」だけでなく、「どの分子か」、「L型かD型か」、「どのくらい存在するか」を1分子ずつ電気的に読み取る装置へ発展すれば、火星や氷衛星、小惑星などの試料から生命や生命誕生前の化学反応の痕跡を調べる新たな分析手段となることが期待されます。

図. 本研究では、マーチソン隕石や、火星類似環境として知られるアタカマ砂漠の試料を分析し、宇宙生命探査への応用を見据えた技術の有用性を実証。写真は、研究チームの撮影した、チリのアカタマ砂漠。

分子には、右手と左手のように、互いに鏡像でありながら重ね合わせることのできないものがあります。この性質を「キラリティ」と呼びます。タンパク質を構成するアミノ酸にもL型とD型がありますが、地球上の生命は主としてL型アミノ酸を利用しています。一方、生命が関与しない化学反応によってアミノ酸が作られる場合には、一般にL型とD型がほぼ同量生じます。

そのため、「宇宙で見つかったアミノ酸がL型とD型のどちらに偏っているか」を調べることは、その有機物がどのような過程で作られたのかを考える上で重要です。これまでキラリティを調べるためには、偏光を利用した光学測定や、キラルな分子を利用してL型とD型を分離する方法などが使われてきました。将来、火星や氷衛星などの探査機上で分析を行うためには、小型で、高感度で、できるだけ複雑な光学系や反応操作を必要としない分析技術が望まれます。

研究グループは、2本の金電極の間に約0.5ナノメートル（ナノは1メートルの10億分の1）の隙間（ナノギャップ）をつくり、そこを1個のアミノ酸が通過した際に生じる微弱な電流波形を測定しました。AIで波形全体を解析することで、19種類すべてのキラルアミノ酸についてL型とD型を高い精度で識別しました。さらに、極低濃度のアミノ酸検出や、複数のアミノ酸が混ざった試料の組成推定にも成功しました。また、地球外有機物を含むマーチソン隕石と、火星類似環境であるアタカマ砂漠の実試料でも主要なアミノ酸組成を捉え、従来のLC–MS分析と共通する傾向を確認しました。一方、成分ごとの定量値やD/L比には差もあり、実用化にはさらなる精度向上が必要です。

本研究では、分子の「左右」を、光ではなく電流によって1分子ずつ読み取れることを示しました。特に宇宙探査では、装置の重量、サイズ、消費電力、耐振動性などに厳しい制約があります。電気式の検出技術は大型の光学系を必要とせず、標識分子やキラル認識分子も用いないため、将来的な分析装置の小型化・簡素化につながる可能性があります。

今後、「分子が存在するか」だけでなく、「どの分子か」、「L型かD型か」、「どのくらい存在するか」を1分子ずつ電気的に読み取る装置へ発展すれば、火星や氷衛星、小惑星などの試料から生命や生命誕生前の化学反応の痕跡を調べる新たな分析手段となることが期待されます。一方、実際の宇宙探査への搭載には、未知物質を含む複雑な試料への対応、汚染管理、定量精度の向上、宇宙環境での装置検証など、さらなる研究が必要です。

本研究成果は、2026年10月5日（月）18時（日本時間）に英国科学誌 『Nature Communications』 （オンライン）に掲載されました。

タイトル：“Chiral discrimination of amino acids in meteorite and desert soil extracts via single-molecule nanogap conductance”
著者名：Takahito Ohshiro, Yuki Komoto, Takayuki Takaai, Takeshi Yoshida, Takashi Washio, José L. Ramírez-Colón, Hannah L. Mclain, Daniel Duzdevich, Maria T. Zuber, Christopher E. Carr, Masateru Taniguchi
ＤＯＩ：10.1038/s41467-026-77947-6

なお、本研究は、ＪＳＴ経済安全保障重要技術育成プログラム（K Program）、JST戦略的創造研究推進事業 (CREST)、NASA-PICASSOの一環として行われ、マサチューセッツ工科大学M. Zuber教授、ジョージア工科大学C. Carr教授の協力を得て行われました。