代謝経路の炭素をケイ素に置き換えられる生物の発見

ケイ素(14:Si)は地面の成分ですので地球に非常にたくさんあります。

周期表を見ると炭素(6:C)の真下にケイ素があります。周期表で縦に並んでいる原子は性質が似ているので生物の身体の炭素はケイ素に置き換えられていても良いはずですが、地球の生物はみな、わざわざ量の少ない炭素を使用しています。なぜ地球上の生物が生命現象にケイ素を組み込んでいないのかはわかっていません。

代謝経路の炭素をケイ素に置き換えられる生物の発見


ところが、カリフォルニア工科大学の研究者らがケイ素を身体の構成分子の中に取り込むことができる細菌をアイスランドの温泉で発見しました。どうやら地球上の生物がケイ素を使うことは不可能ではないようで、であれば太陽系外惑星系にはケイ素を基本とした生命体が一般的である天体もあるかもしれません。


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2017-04-22 : トップニュース : コメント : 0 :

乳酸菌の数え方は1ヤクルト、2ヤクルトで

宇宙航空研究開発機構(JAXA)とヤクルト本社は国際宇宙ステーション(ISS)に滞在する宇宙飛行士が乳酸菌を摂取するとどうなるか、の実験を始めると発表しました。  

宇宙飛行士がISSに長期間滞在すると、骨の密度が下がったり、免疫機能が低下して感染症にかかりやすくなったりするなど健康上の変化が起きることが知られています。乳酸菌の摂取がこれらにどのような影響があるのかが注目されています。  

乳酸菌を摂取する宇宙飛行士5人を選抜し、地上に帰還する前の4週間、毎日ヤクルト1本分と同等の量(=1ヤクルト量)の凍結乾燥乳酸菌を飲み、血液やふん便を採取して健康状態を確認します。


2017-03-21 : トップニュース : コメント : 0 :

人体チップに恋をする時代が来る?

京都大学が切手と同じくらいの大きさの基板上にiPS細胞を使って人間の身体を再現する研究に取り組んでいます。iPS細胞から作り出した心臓や肝臓の生きた細胞を基板上に配置し、微細な水路を使って人間の身体と同じ順番で臓器細胞を接続し、血液に似せた液体を流すことによって臓器と血液からなる細胞の回路をつくりあげました。

人体チップに恋をする時代が来る?

これを顕微鏡などの分析装置に装着することによって体内の反応を容易に観察することが出来るようになり、動物実験に頼っていた医薬品の副作用を調べる実験に使え、新薬の開発効率を高めるものと思われます。現在は6個の臓器を配置することが可能ですが、将来的には胃酸をカプセルの中に分泌する胃や、血液とは別に消化管ルートを用意して小腸からの物質の吸収を再現したり、逆に脳血液関門のようなバリアを再現して物質投下を阻害したりすることによって、次第に人間に近い基板が開発されるのかもしれません。

やがては神経系や脳もチップ上で再現され、チップが感情を持ったとき、人間はチップに恋をする可能性もあるのでしょうか? ドールやフィギュアよりも人間らしいと言えば人間らしい気もします。


2017-02-15 : トップニュース : コメント : 0 :

漢方の効果を科学的に解析

北里大学の東洋医学総合研究所は漢方薬の効果について科学的な根拠を調べ、臨床に生かそうとしています。漢方薬は植物など天然物である生薬を複数配合していますので、その中に含まれる成分が膨大で、市販されている漢方薬でも成分が解明されているものはありません。ですが、漢方薬は科学的根拠には乏しいものの、健康に寄与することは経験的に広く知られています。  

ですが、漢方薬の効果も少しずつ科学的に解明され始めており、たとえば人参(ニンジン)山椒(サンショウ)乾姜(カンキョウ)を配合した大建中湯(だいけんちゅうとう)は腹痛やお腹の張りをやわらげ胃腸の調子をよくするとされていますが、その基本は抗炎症作用であることがわかりました。また10種類以上の生薬を含む柴苓湯(さいれいとう)が大腸炎に効果があることが科学的な検証で新たに発見されました。このように既存の漢方薬の作用メカニズムを明らかにしたり、スクリーニングと呼ばれる科学的な実験でこれまで知られていなかった効能を発見する研究も盛んです。

香港の漢方薬専門店
漢方の効果を科学的に解析

また、一部の漢方薬は動悸などの副作用を持つことが知られています。生薬全体が悪さをしているわけではないので、生薬の成分から副作用の原因となっている物質を探し出し、それを除去する技術を開発することで副作用の回避や、天然ものよりもより多く服用することを可能にして効果の増強などにつなげることが出来ます。  

漢方薬と言えば生活習慣病や日常のちょっとした疾患の薬というイメージがありますが、漢方薬の一部には中枢作用性がある物も知られており、それらを上手に使うことによってストレス軽減や場合によっては知的機能の回復などにも効果のある漢方薬が発見されるのではないかと考えている化学者もいます。


2017-02-12 : トップニュース : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 Chapter-637 化学兵器

化学物質が兵器として初めて本格的に使われたのは第一次世界大戦中、ドイツ軍と連合国軍によるベルギー近郊連合国支配下の重要拠点での戦いでのことでした。この時に使用された化学物質は「塩素ガス」で当時のドイツで容易に化学兵器に転用できる保有量があり、中和剤入りのマスクで被害を容易に防ぐことが出来たため、味方にはあらかじめ防護策を講じ、原因のわからない敵には大きなダメージを与えられるという点で非常に優れていました。塩素を吸引するとまず呼吸器が損傷し気管支が痙攣を起こします。激しい咳と嘔吐で戦闘どころではなくなり、呼吸不全や肺水腫で死に至ります。

塩素ガスの使用がきっかけとなり、連合国側も同じ兵器を使用するに至った結果、敵の手の内さえわかっていれば防護が容易な塩素ガスは毒ガス兵器としてすぐに役に立たないものとなりました。

そこでドイツ軍は1917年7月に硫化ジクロロジエチルを使った毒ガス兵器を使用しました。硫化ジクロロジエチルはマスタードに似た臭いを持つことからマスタードガスと呼ばれます。硫化ジクロロジエチルは皮膚や粘膜にやけどと同じ損傷を起こし、眼や呼吸器を損傷させるほか、ゴムや皮に染みこんで通り抜けるため塩素ガス対策のような簡易なマスクが役に立ちません。

結局、第一次世界大戦においては39種類もの化学物質が毒ガス兵器として使用され、100万人以上の被害者を出しました。その後、戦争における自然科学の応用は化学から物理学へ、すなわち核兵器へ向かっていくことになります。 化学兵器による悲惨な事態を防ぐために1997年には世界中のほぼすべての国が締結した化学兵器禁止条約が発効し、化学兵器の開発・生産・貯蔵・使用を全面的に禁止するとともに査察機関による確認が行われています。


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2017-01-21 : トップニュース : コメント : 0 :

フェルミ・バブル

フェルミ・バブル

NASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡を使って米国マサチューセッツ工科大学などの研究者らが2010年に初めて発見したことから「フェルミ・バブル」と呼ばれ、銀河の泡は最初に天の川銀河で発見されました。

銀河の中心にある超大質量ブラックホールは活発に周辺の天体やチリを飲み込みながら高エネルギー粒子のジェットを約2~3万光年の距離まで噴き上げていることが知られています。それがこの巨大バブルの発生源だと推定されています。

ただし、天の川銀河の中心にある巨大ブラックホールは、現在はたまたま周辺に吸い込むべき星や宇宙のチリが少ないため、ほとんど活動していません。そのような静かなブラックホールからも強烈なバブルが放出されていることは、まだ知られていない新たな物理現象なのかもしれません。

私たちは可視光線で宇宙を見ていますので、夜空に点々と星が輝くのが夜空だと思っています。蝶など紫外線が見える昆虫はまた違った夜空を見上げているはずですし、おそらくはこの宇宙のどこかにはガンマ線が見える生物もいるはずですので、その生物が見た宇宙は上の写真みたいなものも見えるはずで、その星の天文学者は地球の天文学者とは全く異なる宇宙の物理を見出しているかもしれないですね。
2016-08-28 : トップニュース : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書[無料版]2016年8月13日



自動車の新しいブレーキシステム

曙ブレーキが電気駆動液体ブレーキを開発しました。この新ブレーキシステムは電磁石による磁力で固くなる特殊な液体が使用されています。2020年をメドに商用化したいとのことです。  

このブレーキには厚さ1ミリメートル程度の5枚のディスクが内蔵されています。ディスクとディスクの間には0.5ミリメートル程度の隙間があり、その隙間にこの特殊な液体が流れています。 この液体をMR流体と呼び、通常は液体の状態でディスクの隙間を流れています。コイルに電気を流して磁場を発生させると、MR流体の中の鉄のイオンの力が一方向に向いて分子と分子がつながり、固体に変化します。

この方式は電動で駆動しますので、今後普及する電気自動車と非常に相性の良いブレーキメカニズムです。また、摩耗するパーツがないことや音が出ないことも特徴で、ソフトウエアによってドライバーの好みに応じたブレーキの利き具合を調整することもできますし、自動運転のソフトウエアでブレーキを緻密に制御することも可能です。

自動車の新しいブレーキシステム

2016-08-15 : トップニュース : コメント : 0 :

Chapter-608  匂いの好き嫌いを決める脳内メカニズムを解明

2016年7月2日 
Chapter-608 匂いの好き嫌いを決める脳内メカニズムを解明

良い匂いと不快な匂いを嗅ぎ分けることは、動物の生存にとって大変重要です。例えば、食べ物の匂いを快いと思うことで、エネルギー源にたどり着くことができます。一方、腐敗物や捕食者の匂いに嫌悪感を覚えることで、危険を回避できます。しかし、匂いの好き嫌いを決める脳内メカニズムは解明されていませんでした。

そこで、少数の神経細胞で、哺乳類と類似した機能を発揮するショウジョウバエ成虫の嗅覚回路に着目し、神経活動から匂いの嗜好を解読することが試みられました。 研究チームは匂いの好き嫌いを評価するため、ハエの行動に応じて匂いや景色が変化する“仮想空間”を構築しました。仮想空間内では、ハエは固定され、羽ばたくことで景色の方が動きます。匂いの強さも景色の変化に応じて変化させることによって、ハエが匂い空間の中を飛行する時間が長ければその匂いを好む、すぐに旋回して匂い空間の外に逃げれば嫌うと解釈できます。

実験の結果、ハエは84種類の多様な匂いに対して誘引(留まる行動)から忌避(逃げる行動)までさまざまな反応を示しました。また、研究チームは嗅覚情報を処理する触角葉という脳の領域が、匂いに対してどのように応答するかを調べました。触角葉は約50個の糸球体という球状構造で構成されています。各糸球体は、異なる匂い情報を伝達する経路として見なすことができるため、匂いは糸球体群の神経活動パターンとして脳内に表現されることになります。

糸球体群の活動からハエの匂いの嗜好を解読する数理モデルを作成したところ、ハエの行動は、各糸球体の活動を全てを足し合わせることで説明できました。この数理モデルによる解析から、匂いの好き嫌いは絶対的なものではなく、直前に嗅いだ匂いの種類や頻度によって変わることが予測され、実際その通りにハエの匂い嗜好は環境依存的に変化することを見出しました。  

本研究で行った神経活動を解読するアプローチは、ブレイン・マシン・インターフェースの改良など、さまざまな応用も期待できます。


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2016-07-25 : トップニュース : コメント : 0 :

Chapter-607 大酒飲みの腸内細菌

2016年6月25日 
Chapter-607 大酒飲みの腸内細菌 

東北大学の研究者らがアルコール依存症患者の腸内細菌構成をそれ以外の人と比較したところアルコール依存症患者では
・酸素を苦手とする腸内細菌の種類が少ない
・酸素があっても平気な徴なさい菌の種類が多い
・この傾向は、喫煙習慣が加わることによってさらに増強される
傾向がありました。

習慣的な多量飲酒は大腸がんのリスクを増大させることがわかっています。 久里浜医療センターの研究グループによる調査では、アルコール依存症患者を大腸がん検査したところ、6%の人から大腸がんが発見されました。習慣的な多量飲酒をする人は大腸がん以外にも食道がんや乳がんのリスクを増大させることもわかっています。

2010 年のWHOは、飲んだお酒が分解される過程で作り出されたアセトアルデヒドがヒトに対して発がん性があると発表しています。アセトアルデヒドは二日酔いの原因物質でもあります。 飲酒による体内アセトアルデヒドが原因の発がん性については、以前から、腸内細菌がアルコールから作り出したアセトアルデヒドが大腸がんの原因とする説が提唱されていましたが、その詳細はまだわかっておらず、今回の研究結果はアルコールによって腸内細菌の種類が変化し、アセトアルデヒドを生み出しやすい環境に大腸内が変化している可能性を示唆しています。

つい数年前まで、腸内細菌は食物の分解に関わる程度の役目しか認識されていませんでしたが、最近では腸内細菌が私たちの健康や知的能力、運動能力、免疫力など様々な生体機能に大きく関わっていることがわかってきて、むしろ私たちの身体は腸内細菌に操られていると言ってもいいレベルにあるのではないかとも思えてしまいます。


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tag : 腸内細菌

2016-07-25 : トップニュース : コメント : 0 :

Chapter-606 エイで発電

2016年6月18日 
Chapter-606 エイで発電

クリーンで安全な発電方法として、生物機能に着目した発電方法が注目を集めていますが、最近特に注目を集めているのが、電気を使って攻撃するタイプの生物です。

理化学研究所の研究チームは体内の電気器官における変換効率が非常に高いシビレエイに着目しました。シビレエイでは細胞膜の内側と外側でイオンのやりとりをしているポンプを神経伝達物質のアセチルコリンで刺激すると、細胞外にあるナトリウムイオンが一気に細胞内に流入し、強い電流が発生します。 シビレエイの発電装置である電気器官では、イオンポンプが細胞膜に集積することによって電流密度が増加し、さらに発電細胞を直列に並べることによって高出力発電を可能にしています。この仕組みを電池として利用できないのでしょうか。  

まず、捕獲後数日以内の新鮮なシビレエイの頭部を圧迫刺激したところ、ピーク電圧19ボルト、ピーク電流8 アンペアの100分の1秒秒以下の周期のパルス電流が発生し、LEDの点灯やコンデンサへの蓄電ができました。

続いて、電気器官を取り出し、アセチルコリンを注入して刺激すると1分間以上もの間、電流が継続して流れました。取り出した発電器官は摘出後も機能を保ち、繰り返し使用可能であることも明らかになりました。  

そこで、電気器官を3 cm角にカットし、これをアルミやシリコンゴムで作製した容器に固定し、それを直列に16個つないで電源安定化のための回路を追加して電池のようなものを作ったところピーク電圧1.5 V、ピーク電流0.25 mAを達成し、安定した出力の電池のように使うことができました。  

生物から取り出した組織をそのまま使うのでは量産性の制限などがありますが、生物の発電能力をより単純な有機化学物質で置き換えたり、iPS細胞によって作り出した生体親和性の高い電池を開発したりするなどは非常に将来性の高い研究領域であると考えられます。


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tag : エイ 発電

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おびおがしかし

Author:おびおがしかし
会社員をしながら科学のコンテンツを作ってます。書籍とか、トークライブとか、セミナーとか、ネットラジオとか、Webコンテンツとか。でも、楽しいことしかしません。楽しいことしかできない病、TD! それがおびおなのです。
苦手な食べ物:シーチキン、レバー、昆虫系
Web:ヴォイニッチの科学書
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