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ヒト細胞アトラス

人体を構成する37兆個の細胞を網羅するカタログをつくるプロジェクト「ヒト細胞アトラス」が進められています。すべての細胞には、全身を構築するだけの遺伝子一式が細胞核の中に封入されていますが、その遺伝子の中のごく一部分だけが活性化して機能しています。脳細胞では情報処理に必要な遺伝子が活性化し、肝臓で細胞では化学物質を分解する遺伝子が活性化しています。37兆個の細胞について活性化している遺伝子を細胞1個レベルで特定し、カタログ化し、全身地図上にに配置した上で細胞間の情報や分子のやりとりを解明する壮大な計画です。

ヒト細胞アトラスが完成すれば病気の原因となる遺伝子が全身のどの臓器のどこで働き始めるのかがわかったり、どの細胞とドの細胞のコミュニケーションがきっかけで発症するのかなどがわかったりし、対策を早く講じることができます。また、哲学的な人間の本質を解き明かすこともできます。  

この研究を支援しているのは、フェイスブック創業者のマーク・ザッカーバーグやマイクロソフト共同創業者のひとりである故ポール・アレンなどですが、彼らの設立した研究機関だけではとてもやり遂げることはできない大規模な共同研究で、スウェーデンのカロリンスカ研究所など、世界の一流の研究機関が加わっています。  

たとえばカロリンスカ研究所の一つの研究チームは遺伝子の活性化具合を細胞ごとに継続的に測定できる技術を開発し、時間経過と細胞の変化の関係を調べています。これによって、その細胞が将来どんな機能を担うのかを予測できます。  

また、マサチューセッツ総合病院の共同研究者たちは、淡水魚のエラやカエルの皮膚にみられる、浸透圧調整機能をもつ細胞に似た細胞が人間にあることを発見し、この細胞が人間の重篤な肺疾患に関わっていることを指摘しています。  

ヒト細胞アトラスは、プロジェクトの発足当初から、結果は公共の財産と考えられており、世界中で科学研究を促進するオープンリソースとしてデザインされています。


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2019-02-19 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

マルチバース仮説

マルチバース仮説
https://www.scientificamerican.com/article/looking-for-life-in-the-multiverse/

この宇宙は138億年前に起きた宇宙の急膨張「インフレーション」で始まったとされています。そして、インフレーション理論が正しいのであれば必然的に導き出されるのがマルチバース宇宙論、つまり、私たちが暮らすこの宇宙以外にも、無数の宇宙が存在するという説です。宇宙がインフレーションから始まったとすると、出来上がった宇宙がこの宇宙だけと考えるのは非常に無理があり、無数の宇宙が誕生した、そして今も誕生している、と考える方が美しく理論を構築することができます。

マルチバース宇宙論で誕生する無数の宇宙はそれぞれ個性が異なります。物理乗数は当然異なりますし、宇宙の組成が私たちの想像できない何かでできている宇宙もあるかもしれません。この宇宙ではインフレーションは約138億年前に終わり、その後にビッグバンが起き、宇宙の材料がまき散らされて温度が下がり、現在に至っています。やがて、星々や銀河が生まれ、その中の一つ天の川銀河に私たちは誕生しました。

しかし、この宇宙には外側があり、そこではインフレーションが終わっていない可能性が高いのです。つまり、宇宙は私たちの宇宙が誕生する前から、今も無数に誕生し続けているというのです。それは、私たちも知らないある時、インフレーションが一度はじまったら、それを止めることはできないと考えられるからです。インフレーションが終わらないことを「永久インフレーション」といいます。

ここで興味がわいてくるのは、私たちは隣の宇宙を観測できるのだろうか、ということです。結論は、別の宇宙を見ることはできないけれど、その存在を知ることは可能かもしれないということです。たとえば、宇宙マイクロ波背景放射や重力波背景放射を使った観測があげられます。それらの背景放射は、この宇宙が誕生した時のエネルギーや重力が宇宙全体から地球に届いているものです。

これは言ってみれば、ドーム状の天井から、ドームの中心にある地球にエネルギーや重力が届いているようなものです。この宇宙に他の宇宙が衝突すると、ドームの天井が変形します。変形した天上から届くエネルギーや重力波は他のところとは異なったものに変化します。たとえば、他の宇宙と衝突してこの宇宙がへこめば、へこんだところからくる宇宙背景放射や重力波背景放射は手前に出てくるはずです。一方で、隣の宇宙の巨大な重力にこの宇宙がひっぱられれば、宇宙背景放射も重力波背景放射もそこだけが遠ざかるはずです。このようなほんのわずかのドップラー効果を観測することができれば、隣の宇宙の存在を予測できるかもしれません。


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2019-02-18 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

中国の遺伝子編集赤ちゃんは実在した

2018年11月に発表された、遺伝子編集した双子の赤ちゃんは実在したことが中国当局によって確認され、遺伝子編集を実行した南方科技大学の賀建奎(フー・ジェンクイ)元准教授は大学を解雇され、自宅監禁状態にあります。  

2018年11月に突然発表されたこの遺伝子編集赤ちゃんはHIVの感染を防ぐために双子の赤ちゃんのDNAを改変したとされていました。この実験は世界的な大バッシングを呼び、中国の研究者らも非難の声明を出していました。  

フー元准教授は2016年6月からこの研究に着手し、途中で中国政府じから出された研究中止命令を無視してひそかに研究をつづけた、とのことです。また、実験に協力した夫婦に対しては、偽造の倫理審査証明書を示したとのこと。  

現在赤ちゃんは医療観察下に置かれています。また、遺伝子編集された胚を体内に受け入れて現在妊娠中の協力者もおり、今後複数の遺伝子編集赤ちゃんが誕生すると思われ、いずれも中国当局の監視下にあるとのことです。中国当局は関係者全員を法に基づき処罰するようです。国家反逆罪で死刑でしょうかね

・・・もうまるで、ガンダムSEEDのナチュラルとコーディネーターですね。ナチュラルの現中国政府とコーディネーターのネオ中国独立国みたいなのができて、宇宙空間にネオ中国都市国家コロニーが建設されて地球と宇宙で中国同士が戦争する結末が視えます。その戦場で日本の美少女声優アニソンシンガーが歌を歌って平和を訴えるというか・・・
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2019-02-15 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

グリーンランドの氷が前例のない速さで解け続けている

米国オハイオ州立大学の研究によると、グリーンランドでは、2002年から2003年にかけて氷の消失スピードが元に戻れないポイントを超えていたようです。この年以降、氷の消失速度は急加速しています。これまで南極などでも氷河が溶けだす現象は頻繁に観測されていましたが、グリーンランドではさらに深刻なことに、地面に強く結合していた氷床が大量に溶けていることもわかりました。  

グリーンランドの氷床は、厚みが最高で3000メートルもあり、これがこのまま解け続ければ、海面は7メートルも上昇してしまいますので、もともと海の上にある氷河が分離して溶けるのとはわけが違います。  

グリーンランドの氷が溶けると水面が上昇するだけでなく、冷たい水が大西洋に流れ込み、大西洋の海水の大循環にブレーキを掛けます。そうすると、冷たい海水は冷たいまま、熱い海水は太陽熱でより厚くなりますので、北米やヨーロッパは寒波と熱波に襲われる異常気象が続くことになります。




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2019-02-14 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

宇宙空間でトマトを栽培

2018年12月、スペースX社のファルコン9でトマトを栽培する人工衛星が打ち上げられました。この人工衛星「Eu:CROPIS」は、将来人類が宇宙空間や月や火星で生活する時代が来ることを見据えたものです。これから人類が宇宙に出ていくにあたって、宇宙空間に大量の食糧を輸送することは現実的ではありませんので、現地で植物を栽培する必要があります。しかし、宇宙空間は大気や気候、太陽光エネルギー、それに重力が大きく異なります。地球上で45億年かけて進化した植物を宇宙空間で栽培することが可能かどうか、まずはそこから検討する必要があります。

宇宙空間でトマトを栽培

今回の実験では、地球と最も異なる、重力の影響を調べます。この人工衛星は一辺1メートルの小型衛星で、内部には2つの温室を搭載し、月と火星の重力環境を自転速度を変えることによって再現できます。月の重力は地球のおよそ6分の1、火星の重力は地球のおよそ3分の1です。  

温室ではトマトを栽培します。トマトが選ばれたのは、その赤い色が生育の指標としてわかりやすく、しかもカメラでとらえやすいためです。なお、この衛星は実験が終わってもトマトの収穫をする機能はなく、大気圏に突入して焼きトマトになります。
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2019-02-13 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

シリコン量子ビットの高温動作に成功

量子ビットというのは、電子スピン、つまり、電子の自転方向が右回りか左回りか、回転の内部自由度の向きのことで、よく雑誌に載っている図では上向きや下向きの矢印で表現されますが、このような矢印で符号化された情報の最小単位のことです。一般的なデジタル回路では0か1かの2つの状態のどちらかに情報が保持されるのに対し、量子ビットでは0でありかつ1でもある状態、これを重ね合わせの状態というわけですが、これらを組み合わせて表現することができます。量子ビットはセンサーなどへの応用が期待されていますし、多数の量子ビットを結合することで、量子コンピューターを構築できます。

量子ビットのなかでも、シリコンの中の電子スピンを用いたシリコン量子ビットは、既存のシリコン技術で作製可能であり、現状のシリコン集積回路との接続性の良さなどから注目を集めています。しかし、現状のシリコン量子ビットは、熱エネルギーによるかく乱を防いで電子を局在化させるためにその動作には0.1K(約-273℃)以下という極低温環境が必要でした。この温度を作り出す冷却装置は、1台あたり1億円程度と高価で広い設置スペースも必要です。

そこで理化学研究所と産業技術総合研究所の共同研究グループは、従来よりも高い温度で動作するシリコン量子ビットの開発を試みました。  

電子を局在化させるためには2つの方法があり、ひとつは電子を狭い領域に3次元的に閉じ込める量子ドット構造を用いること、もう一つの方法は不純物を利用する方法です。今回採用されたのは後者の方法で、均一なシリコンの中で不純物が局在する場所で形成するエネルギー準位を利用するものです。不純物として、これまではリンなどが使用されていましたが、それらによる電子の局在化は弱いものでした。より有効な不純物としてアルミ-窒素不純物が見いだされ、これによって生じるエネルギー準位を用いました。

シリコン量子ビットの高温動作に成功

量子ビットの状態を電気信号として読み出すためにトンネル電界効果トランジスタ素子 を採用し、スピン閉鎖現象 を用いてスピンの状態を読み取る仕組みを構築した結果、最高温度10K(-263℃)での量子ビット動作に成功しました。10Kを超えると熱によるかく乱で電子が局在化できなくなりますが、この点についても不純物にさらに工夫を加えることによってより高い温度でのシリコン量子ビット動作をできるアテがあるとのことですのでより高温で動作可能な量子ビットも開発されそうです。  

いずれはこういった仕組みを使ったコンピューターが普通のものになるわけなので、日本の素材メーカーはもう少ししっかり量子コンピューター用材料の研究をするべきと思います。
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2019-02-12 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

超巨大加速器FCC

欧州原子核研究機構(CERN)が、現在運用中の世界最大の衝突型円型粒子加速器、大型ハドロン衝突型加速器(LHC:Large Hadron Colider)よりもさらに巨大な加速器Future Circlar Colider(FCC)の建設計画を発表しました。

加速器は粒子を光の速度に近い速度まで加速し、正面衝突させて発生する素粒子などを分析する装置です。LHCもFCCも地下にドーナツ状のトンネルを設置する円形加速器ですが、加速器の長さが長いほど強力なエネルギーを生み出すことができます。現在運用されているLHCの円周は27キロメートルですが、FCCの計画はそれをはるかに超える一周100キロメートルで提案されています。建設費用の概算は240億ドル、ざっと3兆円に達します。得られる粒子衝突エネルギーはLHCの6倍です。

超巨大加速器FCC

この宇宙がなぜこのようであるか、あるいは、宇宙誕生の瞬間に何が起きたのかはまだわかっておらず、理論物理学によって解釈が進められている状況です。LHCも巨大な加速器ですが、LHCでは解明できていない問題も多数あり、さらなる強力なエネルギーが必要とされていますが、科学者の間でもFCCでいいのか、という疑念はあります。FCCはLCHの6倍とは言っても、ブラックホールや宇宙そのものが誕生する際のエネルギーに比べるとはるかに小さなもので、それでどこまで宇宙や物質の根源に迫れるだろうか、という不安にも似た疑問です。

仮に、科学の領域に投資対効果という概念を持ち込むなら、3兆円でアルツハイマー型認知症の治療薬研究をする、病気を持って生まれてくる子供たちの遺伝子治療の研究をする、ハッブル宇宙望遠鏡の後継となる可視光望遠鏡を建造する、いろいろできるわけで、それらの方が明らかに投資対効果は大きく、かつ確実なはずです。  

日本ではLHCの後継として計画されている国際リニアコライダー(ILC:International Linear Collider)も日本主導で進めていますが、建設にかかる1兆円の費用などの問題もあり、国内誘致の表明にはいまだ至っていません(表明期限は2019年3月7日)。

超巨大加速器FCC

一方で中国は陽子・陽子衝突型加速器(SPPC:Super proton proton Collider)の建設計画があり、こちらは確実に建設されるとみられています。 LHCは2012年にヒッグス粒子を発見しましたが、その後は素粒子の発見においては成果が出ていません。
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2019-02-11 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

虫の羽音を聞く植物を発見

音は生命の生存戦略上重要な情報です。イスラエル・テルアビブ大学の研究者は音を感知できるのは動物だけなのか、という点に疑問を持ち、植物が音を聞くことができるかどうかを調べました。音を聞く、の定義は人間同様に空気の振動を感覚として認識し、それを生命現象に反映させていることと定めました。今回行われた一連の研究から判断する範囲において、植物には音を聞き、それによって生存に有利に反応する能力があることがわかりました。  

今回の研究はマツヨイグサ属の花を使って行われました。この花は花粉を媒介するハチの羽音が聞こえた数分後に蜜の糖度が一時的に20パーセントも高くなっていました。風の音やコンピューターで合成した低音、中音、高音などには反応しませんでした。また、音を伝えないビンの中に花を入れて、ビンの外側にハチを近づけても反応しませんでした。  

花が開いた時の形が一般に、パラボラアンテナのような形で音を受けとめて増幅させるのにちょうどよい形状になっている点も今回の実験結果との関係が気になるところです。そこで、追加の実験として、ハチの羽音の周波数と花の固有振動の周波数を比較したところ、なんとそれらが一致することも確認されました。

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2019-02-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

革新的な遮熱フィルムを開発

日本の化学メーカー東レは、ガラス並みの透明性と世界最高レベルの遮熱性を兼ね備えた遮熱フィルムの開発に成功しました。開発した遮熱フィルムは、太陽光の中で、温度上昇の原因となる赤外線を選択的にカットすることに成功したもので、通常のクリアガラス対比39%、市販の高性能・透明遮熱フィルム対比11%の冷房負荷削減効果を確認できました。

現在、地球温暖化を背景に、世界規模で省エネ、二酸化炭素削減が求められており、その対策の一つとして建物での冷房負荷の削減に対するニーズを受けてこのような構成のフィルムのニーズが高まってきています。
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2019-02-07 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

磁北極の移動が加速中

地磁気の北極が予想とは違う方向に予想よりも急速に移動しつつあることがわかりました。地磁気の北極はもともとあった、カナダの北極諸島から出て、シベリアに向かって移動中です。移動速度は、これまでも年間約15キロメートルの速度で移動をしていましたが、最近の観測では年間約55キロメートルに加速していました。

地球の磁場に関する世界磁気モデルは前回の更新が2015年、次の更新は2020年の予定でしたが、今すぐにでも更新しなければ、ナビゲーションシステムなどに大きな影響を及ぼします。たとえば、スマートフォンに内蔵された磁力計は、世界磁気モデルに基づいて、地図アプリのナビゲーション機能を実現しています。

磁北極の移動が加速中
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2019-02-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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おびおのプロフィール

おびお

Author:おびお
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。
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