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痛みを感じる仕組みに新説

たとえば、注射をした時のような痛みを感じたときの神経回路の動きはまだ完全には解明されていません。新たな研究で、これまで知られていなかった新たな感覚器官が、皮膚の内部にあることがわかりました。この構造は「侵害受容グリア・神経細胞複合体」と名付けられ、グリア細胞が網状に並んだだけの単純な器官です。皮膚の外側の層(表皮)と内側の層(真皮)の間にネットワーク状に形成され、そこから細い繊維のような突起が外側の層に伸びています。グリア細胞は、神経細胞を取り巻き、その働きを助ける細胞として知られています。

スウェーデンの医科大学の研究によれば、この単純な器官が、皮膚を圧迫したり刺したりする刺激によって起こる痛みを知覚するときに、重要な役割を果たしているようだということです。これまでは、このような器官ではなく、皮膚内の神経細胞で直接的に痛みは感知されるというのが通説でした。

遺伝子書き換え技術で、この器官の細胞の働きを抑制したマウスを作製して実験したところ、マウスは熱痛、つまり熱さや冷たさによる痛みに対しては正常な反応を示しましたが、圧迫や刺すといった「機械的な刺激」による痛みに対しては、グリア・神経細胞複合体が不活性化されたすべてのマウスで反応の低下が見られました。人間においてこの器官が存在するかどうかはまだわかっていません。

次の写真では緑色とオレンジ色の部分が新たに発見されたネットワーク状の器官です。青は皮膚細胞です(サイエンス誌より引用)。

痛みを感じる仕組みに新説


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2019-09-13 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

中国企業、建設用3Dプリンター実用化に成功

3Dプリンターの産業利用は医療、食品、製造業、航空宇宙産業などほとんどの領域で実用化されていますが、最後のフロンティアともいわれていた建設用3Dプリンターがついに中国で実用化したようです。建設用3Dプリンターの市場は中国内だけで年間、2兆円から3兆円と見積もられています。実用化したのは中国の「太空灰(Taikonghui)」という会社で、もともとはソフトウエアと印刷機の会社でした。

太空灰の建設用3Dプリンターはプロジェクトに合わせて自由な規模に組み立てることができ、輸送や解体も簡単。建設現場での直接印刷も可能で、独自開発した添加剤や支持材により、一般的のセメントをインクとして使用できるとのことです。ちなみに、鉄筋は人間が作業して入れる必要がありますので、完全な無人建設はまだできません。

床面積100平方メートルで、天井の高さが3メートルの建物であれば、1フロア当たり2~3日で印刷できます。天井は別途印刷して、コンクリートが固まってからクレーンで持ち上げて設置することになります。

中国企業、建設用3Dプリンター実用化に成功
左側のタワー状のものが3Dプリンター

複数の海外建設会社から問い合わせがあるということですが、印刷した建物に関する法基準がない国が多く、導入をためらっている状況とのことです。日本も建築基準法において、このような工法で建設された建物に人が住むことはできません。

次の写真は太空灰が公開した印刷で作成した居住可能な住宅です。窓の装飾も壁と同時に印刷して作成されています。

中国企業、建設用3Dプリンター実用化に成功


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2019-09-12 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

回転の力でタイヤが発電

住友ゴム工業と関西大学が発電するタイヤを開発しました。静電気の原理を応用した衝撃を受けると電気を発生する発電部品をタイヤの内側に装着し、タイヤが地面に触れた時に生じるたわみを利用し、タイヤの回転で発電します。

これを一般の靴に組み込むと、1歩歩く度にLEDを10個点灯させることができるので、夜道を歩く時の安全確保に利用することもできそうです。今後はトラックのタイヤに装着し、実用化に向けて屋外での耐久性テストなどが行われます。

将来的にはこの電力を使って、タイヤに様々なセンサーを搭載し、路面の状況や道路と相互に通信するタイヤなどを開発して、自動運転などに応用したいとのことです。


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2019-09-11 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

食卓からバナナが消える

バナナの病気がアジア、アフリカ、南米のバナナ農園を襲っています。この病気は「トロピカルレース4」(TR4)型パナマ病と呼ばれています。TR4は、カビの一種フザリウム菌がバナナの木に感染して起きる病気で、感染したバナナを人間が食べても問題はありませんが、この病気に感染したバナナの木はやがてバナナを実らせなくなります。

この菌が初めて見つかったのは、1990年代初頭の台湾でした。直後に東南アジアとオーストラリアで発見され、2013年には中東とアフリカでも確認されました。そして今年、2019年7月に世界のバナナ輸出産業の中心である中南米で初めて、コロンビアで発見されました。

現在、日本人が食べているバナナを含め、商業的に流通しているバナナはほとんどがキャベンディッシュという品種で、人間が品種改良して作り上げた、言わば人工的な作物で、遺伝子がすべて同じです。遺伝子のバリエーションがほぼないために、同じ病気にかかりやすく、その結果、TR4の世界的な大流行を招いたものです。なお、TR4はキャベンディッシュ以外の品種にも感染することがわかっています。

キャベンディッシュ種
キャベンディッシュ種

中南米、カリブ海地域、アフリカ、東南アジアでは、バナナは重要な栄養源です。また、世界最大のバナナ輸出エクアドルでは経済的な大打撃が心配されています。

なお、20世紀中ごろにはTR1と呼ばれるバナナの病原菌が世界的に流行したことがあり、当時主に商業栽培されていた品種は甘さの強いグロスミシェルでしたが、あっという間に絶滅してしまいました。そこで、TR1に耐性を持つバナナとして開発されたのがキャベンディッシュだったのですが、ついにキャベンディッシュを絶滅させる可能性のあるTR4が中米を除いたほぼ世界中のバナナ産地に拡散してしまったことになります。今のことろ、キャベンディッシュを代替できるバナナの品種は見つかっていません。

現在は、オーストラリアのクイーンズランド工科大学の研究チームなどがキャベンディッシュの遺伝子を書き換えて改良型キャベンディッシュを作ろうという研究をしています。


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2019-09-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

テラスコープ

宇宙を観測する望遠鏡の建設費用は、ハワイの日本すばる望遠鏡が400億円、アタカマ砂漠にあるアルマ望遠鏡の建設費用は1000億円、ハワイで建設中のTMTの建設費用は2000億円です。望遠鏡は大きいほど遠くの天体、暗い天体を観測できるようになりますが、建設費用は莫大なものになります。

テラスコープ
すばる望遠鏡

テラスコープ
アルマ望遠鏡

テラスコープ
TMT

そんな中、口径150メートルという、現在欧州ESAが計画中の世界最大の望遠鏡を4倍も上回る規模に相当するレンズを安価に仕立て上げる方法を米国コロンビア大学の研究者らが見つけ出しました。その名前はテラスコープ。

望遠鏡のレンズあるいは反射鏡は光の屈折現象を利用して天体に焦点を結ぶものですが、地球の大気による光の屈折現象を利用することで、計算上直径150メートルの地上望遠鏡に匹敵する集光力を備えた、地球サイズの望遠鏡を実現できる可能性を示しました。地球全体を一種の巨大なレンズとして使用し、その焦点に宇宙望遠鏡を配置して観測を行うというアイディアです(次図)。実際に地球には光を屈折させる作用があり、その影響で太陽の例では、天文学的な日の入りと、私たちが見る見た目上の日の入りでは太陽の角度に0.5度の違いがあります。この作用を利用しようというのです。

地球は透明ではありませんので、完全なレンズとしては機能しません。地球本体が光を遮りますし、大気中の雲やチリも光の屈折に影響して観測の邪魔をします。また、地球大気は「大気光」 という大気分子の化学反応による発光現象もあります。そのような観測に不利になる地球の条件をすべて差し引いてシミュレーションした結果、地球から36万キロメートル離れた場所、月よりもやや手前に口径1メートルの宇宙望遠鏡(次図「W」)を設置すると最適なテラスコープが完成することがわかりました。この条件では直径150メートルの地上望遠鏡と同程度の光の増幅が可能になります。

20190904-12.jpg

気になる費用ですが、地上に口径150メートルの望遠鏡を建設すると数兆円の費用が掛かると思われます。一方で、口径1メートルの宇宙望遠鏡を開発して打ち上げる費用は数百億円程度と見積もられますので、費用は10分の1で済むことになります。ただし、今のところ、実際にテラスコープを建設しよう、という動きはありません。


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2019-09-09 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

原子の振動を波として電子顕微鏡で捉えた

産業技術総合研究所、ウィーン大学、ローマ・ラ・サピエンツァ大学、日本電子株式会社の共同研究チームは、従来より2桁以上分解能の高い電子顕微鏡を新たに開発し、原子の振動を観察することに成功しました。原子の振動は物質の最も基本的な性質の一つで、今回はそれを1原子の厚みしかないグラフェン1枚について初めて計測することに成功しました。これまでは、ある程度の量の原子の総和として原子の振動を観測することはできましたが、原子1個分の振動を観測したのは世界で初めてのことです。原子の振動は熱や電気を伝えたり、光の屈折や販社をしたりする物質の性質に大きくかかわっています。

原子の振動を波として電子顕微鏡で捉えた
今回開発した世界最高レベルのエネルギー分解能を持つ新型電子顕微鏡

今回開発した技術は、原子が振動することによって、原子核と電子の位置がわずかにずれることを利用して計測を行います。この方法は原子1個レベルの性質を調べることができるだけではなく、同じ種類の原子であっても原子核に含まれる中性子の数が異なる同位体元素を識別できるので、将来、微量な放射性同位体物質の検出や、核分裂反応や化学反応の追跡などへ貢献できる可能性があります。


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2019-09-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

農業を持続可能にするには

21世紀半ばまでに30億人以上も増加すると推定される人口の爆発的な増加と地球温暖化によって、食料供給が深刻な問題になっています。このままでは、農耕地の面積を拡大しなければ人類全員の食料をまかなえない一方で、地球温暖化による農作物被害は増加し、さらには、農地を開拓すること、畜産物を増やすこと、人口が増加することそのものが地球温暖化を加速させてしまいます。

国連の発表によると、2050年までには食料生産を現在の1.5倍に増やす必要があり、畜産物の生産は1.7倍にする必要があります。そのためには6億ヘクタールの農地を新たに作り出す必要があり、この面積はインドの国土の2倍の面積に匹敵します。

この苦境を乗り切るにはもはや遺伝子書き換えによる作物の収穫量を増やすことしか選択肢がない状況にまで私たちは追い込まれています。現在では多くの人が遺伝子を改変させた食品を拒絶し、一般的には収穫量が減少する有機農法を好む傾向があります。
 
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2019-09-05 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

観測史上最大のブラックホールを発見

観測史上最大のブラックホールを発見

1937年にスウェーデンの天文学者であるエリック・ホルムバーグによって発見された、くじら座銀河団に含まれ、7億光年先にある銀河「ホルム15A」の中心に、天体観測史上最大のブラックホールが見つかりました。

ホルム15Aは遠いので発見から長年、詳細な観測ができずにいましたが、ハッブル宇宙望遠鏡による観察の結果、銀河の中心領域の大きさとその光の弱さが特徴的であることがわかりました。銀河の中心部が異常に薄暗い一方で、その他の領域は比較的明るかったのです。その理由は観測以来不明でした。

可視光と赤外線が観測可能なチリ・アタカマ砂漠にある天文台超大型望遠鏡。VLTで観測したデータからシミュレーションを行ったところ、ホルム15Aは、2つの銀河の大規模な衝突により形成された、ということです。中心の光が弱いのは、そこに超巨大ブラックホールが存在し、近くの星を飲み込んだか銀河の外側の領域に放出したためだと推測されました。このブラックホールの大きさも推定され、天の川銀河の中心ブラックホールが太陽の400万倍であるのに対し、ホルム15Aは控えめに見積もっても太陽の400億倍に達すると考えられます。 


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2019-09-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

巨大オウムの新種化石を発見、肉食の可能性も

2008年にニュージーランドで発見されていた鳥の足の化石が、これまで知られている中で最大のオウム「ヘラクレス・インエクスペクタトゥス(Heracles inexpectatus)」のものであることが確認されました。今から1600万年以上前の化石です。発見された2本の足の化石からヘラクレス・インエクスペクタトゥス大きさを推定すると体重7㎏、背の高さは1mもあったと思われます。

ヘラクレス・インエクスペクタトゥスは当初はワシの一種として分類されていたものがニュージーランド、カンタベリー博物館による詳細な観察の結果オウムであることがわかったものです。ヘラクレス・インエクスペクタトゥスの骨は2本の足の骨しか見つかっていないので、どのようなオウムであったかの詳細は不明ですが、骨の重さなどから推測すると、空を飛ぶことはできなかったのではないかと思われます。また、かつてニュージーランドに生息しており、すでに絶滅した巨大鳥モアが草食だったことからヘラクレス・インエクスペクタトゥスも地上の草や果物を食べていた可能性があります。 ただ、草だけで1メートルもある身体を維持するのは難しいと思われることから、海鳥の巣を襲ってヒナを食べるなど、肉食をしていた可能性もあります。

ニュージーランドは長らく他の大陸から隔絶しているため、このような特徴的な鳥が多数生息していました。 


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2019-09-03 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

人生におけるゲームの影響

米国の巨大病院メイヨ―クリニックの研究者らが、人間は歳をとってもゲームやパソコンなどを行うことによって脳を活性化した状態を維持することができ、記憶力の低下を回避できるかもしれないと発表しました。歳を取って記憶力が衰えるのはアルツハイマー病などの前段階となる軽度認知障害の兆候と言われています。 

今回の研究では、軽度認知障害が見られない70歳以上の男女2000人を5年間追跡調査した結果です。5年間の調査期間の間におよそ4分の1、532人が軽度認知障害を発症しました。一方で、中年期、高齢期に脳を刺激する活動をしていたかどうかのアンケート調査も実施しました。 

軽度認知障害と中高齢期の活動を関係づける解析を行った結果、中年期にパソコンを使用していた人では使用していなかった人に比べ、軽度認知障害を発症するリスクが半分であることがわかりました。また、ゲームをしていた人は軽度認知障害を発症するリスクが20%低いこともわかりました。なぜ、パソコンやゲームをすれば認知機能が低下しにくくなるのか、その理由は不明です。

人生におけるゲームの影響

では、ゲームが若年層に与える影響はどうでしょうか、  

SNSの利用時間やテレビ番組を見る時間が未成年者のうつ病と関係があるというデータが多く出ています。これに対し、カナダ・モントリオール大学の研究者らが4000人の中学1年生を対象にした調査を行いました。  

SNS、テレビ番組、テレビゲーム、その他画面を見続ける行動は数多くありますが、これらの中で、テレビゲームが唯一、調査対象の中学1年生のうつ病に与える影響が中立(=良い効果も悪い作用もない)だったことがわかりました。SNSやゲームに夢中になって引きこもる生活をするとうつ病のリスクが高まると、一般論として語られますが、実際には体を動かすかどうか、外に出るかどうかよりも、コンテンツに依存している可能性を示唆するデータです。  

ちなみに、ゲームは中立だというだけで、うつ病のリスクを低下させる画面を見るコンテンツは今回の研究では見つからなかったということです。 


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2019-09-02 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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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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