細菌は電気も発酵で作っていた

物質・材料研究機構と東京大学の研究チームは、微生物燃料電池に応用されている細菌「発電菌」が発酵を行っていることを明らかにしました。発酵はお酒やチーズ、ヨーグルト、ミソ、くさやなどの発酵食品からバイオプラスチックまで多様な物質生産に関わっている微生物によるもの作りのことです。

細菌は一般的に、呼吸と発酵の二種類の化学反応で生きていますが、発酵反応では電子が細胞の外へ出て行かないため、発電は呼吸によって行われていると考えられていました。

今回、研究チームは、シェワネラ菌という発電菌を用いて、発電時にどのような反応が起きているのかを調べました。シュワネラ菌の呼吸で働く酵素と発酵で働く酵素をそれぞれ欠損させ、発電効率を調べたところ、呼吸が欠損しても電流には変化が生じなかった一方で、発酵が欠損すると電流が大きく減少しました。

発電菌
細菌は電気も発酵で作っていた

つまり、細菌においては電気も発酵生産されているということになります。もともと、発電と発酵は同時にはできないものと思われていましたので、発電菌で発酵を起こすことができれば、発電しながら同時に多様な物質を生産できる技術を開発できます。


スポンサーサイト
2017-07-28 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

今週の人工衛星「ソクラテス」

近年は超小型衛星の進歩が著しく、機能ごとに見れば大形衛星と遜色ない性能を持つ超小型衛生も増えてきました。最近ではインドやロシアなどは70個から100個以上の小型衛星を一気に打ち上げてコスト削減を行い、衛星ビジネスでの競争力を高めています。

人工衛星の数が増えると多くの通信も必要になります。現在、衛星通信の主流である電波は使用できる周波数帯が足りなくなっており、通信の大容量化には限界があります。 これに対して、レーザを用いる衛星光通信は周波数帯も広大で電力効率も高いことから今後の衛星通信技術として期待されています。また、更なる長距離・高秘匿化を実現できる衛星量子通信の研究開発も世界各国で活発に行われています。

中国科学技術大学は2016年8月に打ち上げた大型量子科学技術衛星を使って2017年6月に1,200km離れた2つの地上局に向けて衛星から量子もつれ配信を行う実験に成功しました。  

日本の情報通信研究機構(NICT)は、超小型衛星(SOCRATES)に搭載された衛星搭載用小型光通信機器から、0と1のビット情報に符号化した信号を毎秒10Mbpsで地上局へ送信する実験を行いました。東京都小金井市にある口径1mの望遠鏡で信号を受光し、量子受信機で情報を復号しました。重量50kgの超小型衛星による量子通信としては世界で初めてです。

今週の人口衛星「ソクラテス」

今回開発した衛星量子通信技術は、これまで多額の予算と大型衛星が必要だった衛星量子通信を、より低コストの軽量・小型衛星で実現することを可能にし、超長距離通信に必要な電力量を著しく少なくすることができますので、探査衛星との深宇宙光通信の高速化も可能になります。


2017-07-27 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ウミグモは脚で呼吸し、腸で酸素を運ぶ

ウミグモは5億年前から存在する太古の姿を残したまま現在まで生き延びているほぼ脚だけのような奇妙な動物です。

ウミグモは脚で呼吸し、腸で酸素を運ぶ

8本脚で海底を歩き回る姿は陸生のクモの仲間のように見えますが、クモとは全く異なる種類の生物です。大きさは数ミリメートルのものから数十センチになるものまでさまざまです。いずれにしてもほぼ全身が脚で、そこに小さな胴体と頭があって、とがったクチバシのような構造で獲物の体液を吸います。

私達人間の足は主に骨と筋肉で、その役目は身体を支えたり移動したりすることですが、米国ハワイ大学の研究によると、ウミグモの足は身体本体と言っても良いほどの機能を担っているようです。

精巣と卵巣は脚の中にあります。また、ウミグモは呼吸のための肺もエラも持っておらず、足も含め身体の表面全体を覆う外骨格に無数にあいた小さな穴を通る水から酸素を得ています。腸も脚の先端まで伸びています。心臓は胴体にありますが、ほぼ役に立たないレベルの非力さですが、そのかわりに足の中の腸が収縮を繰り返して、足の表面から取り込んだ酸素を全身に行き渡らせていることも明らかになりました。


2017-07-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

日焼け止めの科学

紫外線は人間にとって非常に有害です。DNAやタンパク質を破壊したり、細胞の中で活性酸素を生み出したりします。

一方で私達の身体には生体防御機構として壊れたDNAを修復したり、活性酸素を除去したりすることもできますので太陽からの紫外線が降り注ぐ地表でも平気で生活することができます。ですが、あまりに紫外線が強くて修復が追いつかなくなると皮膚にしわができたりたるんだりする光老化が起きたり、皮膚がんが起きたりします。  

そこで活躍するのが日焼け止めです。日焼け止めは化学物質が水や油に溶かし込んであるのですが、その成分には大きく分けて2種類あります。

ひとつは紫外線を吸収する有機化学物質です。炭素が6個輪っか状に結合したベンゼン環は紫外線を吸収する作用がありますので、ベンゼン環を基本にしてより強く紫外線を吸収しつつ、肌に直接塗る化学物質ですのでより皮膚に優しい分子が研究されています。これらの分子には皮膚のシミやたるみの原因になるUVAを吸収する分子、日焼けの原因になるUVBを吸収する分子、その両方を吸収する分子が発見されています。いずれにしてもこれらの分子は紫外線のエネルギーを吸収して熱エネルギーに変換することによって紫外線が皮膚に到達することを防ぎます。  

もう一つの成分は紫外線散乱剤です。これには酸化チタン、酸化亜鉛などの金属がしばしば用いられますが、いずれも太陽光に対する屈折率が高く、紫外線も効率的に散乱します。  

皮膚のナノ粒子を皮膚に塗ることについてはこれまで皮膚の角質バリアがあるので体内には侵入しないとされていましたが、最近の研究では酸化チタンのナノ粒子をブタの耳に毎日塗り続けたところ、体内に取り込まれていることが確認されましたので、使いすぎに注意しなければならないと共に、化学メーカーでは体内に吸収されても蓄積せず効果的に紫外線を反射する物質の研究が必要です。


2017-07-25 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 Chapter-663 DNAの不規則な塊を世界で初めて確認

DNAはひものような形状で太さはわずか直径2ナノメートルですが、長さは2メートルもあります。人間の細胞の大きさは様々ですが、おおよそ0.02ミリメートルとすると細胞の長さの10万倍もの長さのひもを細胞の中に押し込むことになります。しかも、必要なタイミングで必要な情報をDNAから読み出さなければなりませんので、絡み合わないようにする必要もあります。

そのため細胞はDNAを上手に折りたたんで収納していると考えられています。ところが、ここ数年の研究でこの規則正しい構造は存在せず、不規則に核のなかに収納されていることがわかってきました。

下右の図のようにDNAはまず「ヒストン」という糸巻きの形をしたタンパク質に巻きとられて、直径約11ナノメートルの「ヌクレオソーム」を作ります。ここまではいいのですが、今から40年以上前に提唱され、これまで信じられていた説では、このヌクレオソームがさらにらせん状に規則正しく折りたたまれることによって直径約30ナノメートルの「クロマチン線維」を形成し、またさらに、らせん状に巻かれるとされていました(下図左側)。

国立遺伝学研究所では2008年より電子顕微鏡やX線解析によって、規則正しいクロマチン線維は存在せず、ヌクレオソームが不規則に細胞内に納められていることを提唱してきました。ですが、クロマチン構造は数十から数百ナノメートルと非常に小さく、当時の顕微鏡技術では生きた細胞の中で本当にそのように不規則であるかどうかを見て確かめることはできませんでした。

ヴォイニッチの科学書 Chapter-663 DNAの不規則な塊を世界で初めて確認

今回の研究で、ヌクレオソームの1個1個を観察できる超解像蛍光顕微鏡を構築することで、生きた細胞の中でDNAがどのように収納されているのかを観察することに成功しました。 その結果、クロマチン線維は予測通り存在せず、多数のヌクレオソームが不規則に折りたたまれて直径約160ナノメートルのDNAのかたまりであるクロマチンドメインが作られ、しかもこれが核内でダイナミックに動きまわっていました。

細胞が活動するときには多くの場合DNA上の遺伝情報を検索するところから始まります。しかし、核内において遺伝情報を検索する際、探す領域が膨大だと効率が悪くなります。そこで、情報単位でDNAの塊を作ることで情報検索の制御や効率化に関わっているのかもしれません。


この記事はインターネット科学ラジオ番組「ヴォイニッチの科学書」のあらすじです。 ヴォイニッチの科学書は毎週ホットな話題をわかりやすいフレーズで配信しています。 無料版(短縮版)は iTunesStore インターネットラジオ局くりらじから配信登録できます。iTunes の検索窓に「ヴォイニッチ」と入力してください。 有料版は株式会社オトバンクが発行するオーディオブック番組です。定期購読はこちらからお申し込みいただけます。有料版にはより長時間の音声配信並びに、詳しい配付資料を提供しています。


2017-07-24 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

PQQがもたらす寿命延長の仕組み

ピロロキノリンキノン、略してPQQという物質があります。1970年頃酢酸菌などの微生物が作り出していることが発見された物質で、細胞の生育促進、抗酸化作用、神経保護などの様々な有益な活性を持っていることがわかっています。

哺乳類においては気がつかないうちに食品から多量のPQQを摂取しており、1980年代の研究ではエサに自然に含まれるPQQを完全除去したところ、発育不全、生殖能力低下などの早期老化症状に似た状態となりました。そのことから、PQQは哺乳類の正常な生育に必須のものであると考えられています  

PQQ欠乏が早期老化様症状を示すことから、名古屋大学などの研究者らはPQQの寿命に与える影響をこのような実験によく使われる線虫C.elegansを使って調査しました。その結果、成長した線虫にPQQを与えると寿命が30パーセント延長することがわかりました。

PQQがもたらす寿命延長の仕組み

PQQは細胞内に取り込まれた後に細胞膜の酵素に作用し、細胞外側表面で「活性酸素」を「ミトコンドリア活性酸素」と呼ばれる「低レベル活性酸素」に変換し、生体防御機能を活性化させることによって長寿命化現象を起こしているものと思われます。  

低レベル活性酸素という考え方は最近のものであり、かつての活性酸素はとにかう悪者である、タンパク質やDNAを破壊する有害物質、という考え方から一歩進んで、ミトコンドリアが生み出す「低レベル活性酸素」は寿命延長効果があるとされています。

ですが、今回のPQQの作用はミトコンドリアではなく、細胞膜での作用でしたので、これまで知られていなかった新しいメカニズムであると思われます。

かつて活性酸素を除去する抗酸化剤に寿命延長効果があるのでは、と盛んに研究されていましたが、不思議なことに活性酸素を除去しても寿命は延長しないことが定説となっており、それに代わってPQQが活性酸素に対して重要な役目を担っていることがわかりつつあります。


2017-07-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

末梢組織の糖利用を促進する神経細胞

脂肪細胞から血液中に分泌されるレプチンというホルモンがあります。レプチンは脳の神経細胞に作用して、食欲を抑え、食べたものを熱に変え、さらに骨格筋などでインスリンの働きを高め、糖の利用を促進することがわかっています。

脂肪萎縮症という脂肪細胞が消失する病気があります。レプチンは脂肪細胞で作られますので、患者の血液中のレプチンは減少し、重症の糖尿病となります。この病気はインスリンによる治療もほとんど効果がありませんが、レプチンを投与すると糖尿病は著しく改善します。

生理学研究所の研究者らはレプチンの作用を解明するため、脳の中で代謝調節に関わっているSF1という神経細胞の関わりをマウスを使って調べました。

その結果、SF1を刺激するとマウスはエサを食べる量が減り、全身の糖利用が促進しました。つまり、あたかも運動をしたかのような肥満抑制効果が見られたということです。SF1 ニューロンがどのような命令信号を出しているのかはまだわかっていませんが、今回の発見は肥満や糖尿病の新しい治療法の確立に繋がることが期待されます。


2017-07-22 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ペットはなぜ人になつくのか

野生動物は人を見ると逃げるのが普通ですが、イヌのように自ら人に近づいてくる動物もいます。このような人間に対する振る舞いの違いはどのような遺伝的しくみで生じているのでしょうか。

野生のマウスも人にはなつきませんが、国立遺伝学研究所は世界8 か国から収集した野生マウスの中から少しでも人に近づく性質のあるもの同士を繰り返し交配させ、本来はいるはずのない人に好んで近づくマウスを作り出しました。

それらのマウスのゲノム解析をおこなったところ、脳の中の神経伝達物質セロトニンの量を調整している部分の遺伝情報が大きく変化していることがわかりました。この変化はイヌにおいても同様でした。セロトニンは感情をコントロールし、精神を安定させる働きがあります。


2017-07-22 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 Chapter-662 4Dプリンター

米軍が4Dプリンターの研究に投資を始めています。3Dプリンターは三次元、つまり縦横高さのある立体的なものを印刷しますが、4Dプリンターはそこにさらに時間的変化が加わります。

ヴォイニッチの科学書 Chapter-662 4Dプリンター

米軍は立体的な印刷物が自律的に変化して戦闘の状況に適応する印刷手法の研究を行っています。戦場での3Dプリンターの活用はすでに考えられていますが、戦況に応じて武器や資材を戦場で印刷し始めるのは現実的ではありません。そこで印刷物の性質や形状が変化するような素材を使って、状況に応じて作り直す必要をなくそうとしているのです。

その一例としてハーバード大学が米軍の資金で研究しているのは生物の特徴を模して、形状や性質、機能を変化させることができるような複合素材です。例えばタコやカメレオンなどが自らの体の色を自在にプログラムして保護色をその都度作り出すように、色や柄を変えて兵士の存在をカモフラージュするような戦闘服などが考えられます。


この記事はインターネット科学ラジオ番組「ヴォイニッチの科学書」のあらすじです。 ヴォイニッチの科学書は毎週ホットな話題をわかりやすいフレーズで配信しています。 無料版(短縮版)は iTunesStore インターネットラジオ局くりらじから配信登録できます。iTunes の検索窓に「ヴォイニッチ」と入力してください。 有料版は株式会社オトバンクが発行するオーディオブック番組です。定期購読はこちらからお申し込みいただけます。有料版にはより長時間の音声配信並びに、詳しい配付資料を提供しています。


2017-07-22 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 Chapter-661 未知の惑星の影響で太陽系はゆがんでいるらしい

太陽系外縁天体の軌道の調査から、未知の惑星質量天体(下はその想像図)が太陽系外縁部に潜んでいる可能性を示唆する研究成果が発表されました。

ヴォイニッチの科学書 Chapter-661 未知の惑星の影響で太陽系はゆがんでいるらしい
Heather Roper/LPL

惑星の中で一番外側を回る海王星までの距離は太陽から45億キロメートルで、太陽から地球までの距離の30倍もあります。ですが、太陽系はそこで終わりではなく、海王星の軌道のさらに外側に太陽系外縁天体と呼ばれる小さな天体が遙か彼方まで広がっています。

米国アリゾナ大学月惑星研究所の研究者らが太陽系外縁天体600個以上の軌道を調べました。その結果、太陽に近い軌道は地球や火星の軌道と同じ平面上にありましたが、あるところから遠くは軌道が約8度ゆがんでいることを発見しました。  

アリゾナ大学の研究者らはこのゆがみは未知の天体の作用によるものと考えています。未知の天体がどのような性質であれば観測結果のつじつまが合うかを計算したところ、火星と同じくらいの大きさの惑星が、地球から太陽までの距離の60倍離れたところに約8度傾斜した公転軌道を持っていればこの歪みを説明できることがわかりました。

ヴォイニッチの科学書 Chapter-661 未知の惑星の影響で太陽系はゆがんでいるらしい
Heather Roper/LPL

この天体は地球から見て天の川と方向が重なるため現在は観測が難しいのですが、2020年の観測開始を目指してチリで建設中のLSST大型シノプティック・サーベイ望遠鏡であれば確認可能なのではないかと期待されています。

LSSTの完成予想図
ヴォイニッチの科学書 Chapter-661 未知の惑星の影響で太陽系はゆがんでいるらしい


この記事はインターネット科学ラジオ番組「ヴォイニッチの科学書」のあらすじです。 ヴォイニッチの科学書は毎週ホットな話題をわかりやすいフレーズで配信しています。 無料版(短縮版)は iTunesStore インターネットラジオ局くりらじから配信登録できます。iTunes の検索窓に「ヴォイニッチ」と入力してください。 有料版は株式会社オトバンクが発行するオーディオブック番組です。定期購読はこちらからお申し込みいただけます。有料版にはより長時間の音声配信並びに、詳しい配付資料を提供しています。

2017-07-16 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
ホーム  次のページ »

おびおのプロフィール

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
お気づきの点はメール
twitter:科学の自動会話プログラム ぼっとびお。

スヴァールバルの画像保管庫

スポンサードリンク

スポンサードリンク

ワトソンの検索窓

ロザリンド・フランクリンのダイアリー

07 | 2017/08 | 09
- - 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 - -

QRコード

QR