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ストレス耐性は親から子へ継承される

理化学研究所の研究チームは、親世代が獲得したストレス耐性能力が、エピジェネティクス という仕組みで情報の組織間伝達が行われ、さらには子供の世代に継承されることを発見しました。これはさまざまな環境に適応する能力を速やかに子孫に伝える生物の生存戦略の一つだと考えられます。

エピジェネティクスとは、DNAやヒストン への後天的な化学修飾を通して、塩基配列の変化を伴わずに遺伝子発現が制御される仕組みのことです。個体は環境刺激に対してエピジェネティック修飾を変化させ、遺伝子発現を調節することで、恒常性を維持していると考えられています。

ここで、二つの興味深い現象が知られています。一つは、ある臓器で生じたストレス応答が、個体全身の統合的なストレス応答を誘導すること、もう一つは、環境刺激によって生じたエピジェネティック修飾が世代を超えて伝わることです。このことは局所的なストレスが、全身の臓器に、また子孫にまで伝えられることを意味しています。 今回、研究チームは、モデル生物である線虫を用いて、個体のストレス耐性制御において、各組織・臓器がどのように連携するのかについて解析しました。その結果、腸組織でのエピジェネティック変化が生殖腺におけるエピジェネティック変化を誘導し、結果としてその個体のストレス耐性が上昇することを見いだしました。さらに、この腸-生殖腺の組織間コミュニケーションを介して、ストレス耐性の上昇が子世代へ継承されることを明らかにしました。

消化器官は、一見体内のように思えますが、実は身体の外側で、外界から摂取したさまざま物質が集積する場所であり、このような環境変化に晒される腸組織から生殖腺へと情報が伝達されることで、親と子の生存力を向上させるという、生物の生存戦略の一部として機能する可能性が考えられます。

また近年、環境ストレスにより獲得した形質が遺伝する例がさまざまな生物種で報告されつつありますが、そのメカニズムについては未解明な部分が多く、本研究成果で示したエピジェネティック情報の組織間伝達による形質の継承メカニズムは、当該分野において重要な知見となると期待できます。


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2020-03-31 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

AIによる温州みかん糖度予測手法を開発

農研機構は、温州みかんを対象に、前年までに蓄積された糖度データと気象データから、AI(人工知能)による機械学習を用いて当年の糖度を予測する手法を開発しました。

AIによる温州みかん糖度予測手法を開発

高品質な温州みかん を生産する産地では、出荷品の品質を担保するために、収穫された果実の糖度や酸度を光センサーで出荷時に全数検査しているため、膨大なデータが蓄積しています。このデータを有効に活用し、収穫前の早い時期から当該年の糖度や酸度の傾向を予測できれば、栽培時にいつどのような手を加えれば、糖度を高めて、商品価値の高い温州ミカンを収穫できるかが判断できます。

一般に、温州みかんの糖度は10~13度程度なので、新たに開発する予測手法に求められる精度は誤差0.5度程度以下と設定しました。糖度の予測はこれまでも、気象データから推定したり、生育初期の糖度と出荷時の糖度との相関から推定したりしていましたが、いずれも誤差が1程度はあり、より正確な予測手法が求められていました。 そこで農研機構では、温州みかんの主要産地の一つであるJAながさき西海、長崎県と協力して、AIを利用した新しい糖度予測手法を開発しました。

開発した手法は、出荷時の全数検査で得られた前年の糖度と当年の気象データ(気温、降水量、日射量、日照時間)を入力データとし、当年の糖度を出力データとして予測するものです。両者の関係は、予測の前年までに蓄積されたデータを機械学習して求めます。JAながさき西海が保有する2009年~2019年の糖度の出荷時検査結果で本手法を検証した結果、予測値と測定値はよく一致し、予測全体の誤差は0.47度でした。今後も、年ごとに取得される出荷時の果実データを逐次学習データに追加するので、さらなる精度の向上が期待できるほか、温暖化の影響や管理技術の変遷も学習し精度を保つことが期待できます。


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2020-03-30 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

江戸時代の歯石DNAから当時の食物を復元

過去の人が何を食べていたかを調べる方法はこれまで、遺跡から出土した動物の骨や土器に残存した脂質分析、花粉化石などから推定していました。このような考古学の領域に近年「DNAメタバーコーディング」と呼ばれる手法が使われ始めました。DNAメタバーコーディング法とは生物種の特定のDNA領域をバーコードのように種の識別に用いることによって、出土品などに含まれる複数の生物種を一挙に同定する手法です。

琉球大学の研究チームは、遺跡から出土した人骨の歯石に含まれるDNAを分析し、DNAメタバーコーディング法で解析を行いました。歯石に含まれるDNAの約99%は口内常在菌ですが、残りの1%程度は、食べかすなどに由来する動物・植物・菌類のDNAです。

研究チームは、江戸時代後期、深川(現在の東京)から発掘された町人13個体の古人骨に付着する歯石に含まれるDNAを解析したところ、13人中8人からコメのDNAが検出されました。その他は植物では、シソ属やネギ属、ダイコン属など、合計で7科・10属を同定しました。

動物に関してもDNAメタバーコーディング法を適用しましたが、歯石にはヒト由来のDNAが多く含まれており、優先的に検出されてしまうので、ヒト以外の動物のDNAをこの手法で検出することはできませんでした。また、食物だけでなく、タバコ属の植物DNAなど、当時の生活習慣に由来すると考えられる植物のDNAも検出されました。なかでも特に興味深いものは、フタバガキ科の植物DNAが検出されたことです。この植物は、野生では、マレーシアなどの熱帯にしか生息していません。当時の文献を紐解いてみると、「龍脳」というフタバガキ科の植物から得られる樹脂が、庶民の歯磨き粉の原料として用いられていたことが分かりました。江戸時代の浮世絵からも、歯磨きの習慣が庶民に広まっていたことが分かります。このように、本研究で使った手法を用いることで、過去の人々の食物や当時の生活文化を個人レベルで復元することが可能になります。


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2020-03-27 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

臨終間近の老星が変身する瞬間

太陽程度の質量を持つ星は、一生の最後に大きく膨らんで赤色巨星となります。その後は自身を形作るガスを噴き出し、「惑星状星雲」と呼ばれる天体を残して一生を終えます。アルマ望遠鏡を用いた鹿児島大学らの国際研究チームの観測で、老齢の星から噴き出すガスが、これまでにない解像度で描き出されました。

今回観測されたのは、わし座の方向7200光年の位置にある、連星系「W43A」です。詳しい分析の結果、ガスが噴き出し始めたのは今からわずか60年ほど前であることや、星の周囲のガスの分布がどのようであるかが明らかになりました。惑星状星雲の形成過程が60年という人間の寿命程度の時間で起こる現象であることや、吹き出すガスの速度が秒速175キロもの高速であることなどが初めて明らかになりました。

それよりもなによりも、恒星内部で合成された元素が宇宙空間にまき散らされる過程を見ていることにワクワクがとまりません。その仕組みを解き明かすことは、私たちの宇宙における物質進化の理解がより深まることにつながります。

臨終間近の老星が変身する瞬間


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2020-03-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

重力波望遠鏡「KAGRA」が観測開始

日本が2019年秋に完成させた大型低温重力波望遠鏡「KAGRA(かぐら)」が調整期間を終え、2月25日に重力波観測のための連続運転を開始しました。

重力波望遠鏡「KAGRA」が観測開始

重力波とは、質量を持つ物体が運動するときに発生する「時空のゆがみ」が波となって光速で宇宙空間を伝わる現象で、アインシュタインの一般相対性理論から予言されたものです。時空のゆがみはとても小さいので観測は難しかったのですが、2015年、アメリカの重力波望遠鏡「LIGO」が初観測に成功しました。重力波は時空の中で動いている物体のあらゆるものから出ていますが、地球で検出可能な重力波は、星の一生の最期である超新星爆発や、中性子星やブラックホールの衝突合体といった激しい天体現象レベルでやっと観測できる程度です。

KAGRAは、1辺の長さが3kmのL字型の2本の長い腕を持つ構造をしています。レーザー光を2つに分割し、それぞれの腕で何度も往復させ、最終的に光の干渉を用いて、重力波によって引き起こされたわずかな空間の伸び縮みから重力波を検出します。腕の両端に設置されたレーザーを折り返す鏡が重力波以外の原因によって振動することを、どれだけ抑えられるかが、検出器の感度向上の鍵となります。LIGOが地上に設置されているのに対して、KAGRAは地下の強固な岩盤の上に設置され、さらに鏡を摂氏マイナス253度まで冷却して熱振動による影響を軽減しており、この「地下にある」「鏡を冷やす」ことがKAGRAの大きな特徴です。私たちは宇宙を可視光線、紫外線、赤外線、様々な波長の電波で観測していますが、そこに重力波という選択肢が加わったことになります。


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2020-03-25 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

顕微鏡下で一つの分子の特定の部位に化学反応

国立研究開発法人物質・材料研究機構と大阪大学を中心とする国際研究チームは、走査形プローブ顕微鏡に装備された、微細な構造を探るための針を用いて、一つの分子内の特定の位置に、臭素原子やフラーレン分子を直接的に付加反応させることに成功しました。

走査形プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope) SPMは、主に試料表面の形態観察用顕微鏡として用いられていますが、表面の凹凸形状を数値として正確に捕えることができるため、物質の表面上に吸着させた単分子一つの構造を直接的に観察できるようになりました。さらに別の用途として、先鋭な針(探針)を利用して、分子から特定の原子を取り除く構造変化も可能となり、一つの分子を操作して望みの物質を化合物合成する手法の開発が世界的に試みられています。

優れた電気伝導性や強靭さを持つグラフェン などの炭素ナノ構造体は将来のエレクトロニクスを支える材料として期待され、炭素以外の原子を導入することによって特性を改善する試みが行われていますが、特定の部位に、別の原子や分子を直接くっつける付加反応はこれまで困難でした。

今回研究チームは、3次元グラフェンナノリボンを合成し、リボンから飛び出ている臭素原子の特定部位をフラーレン分子に置き換える反応に成功しました。

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臭素との重合反応によって合成された3次元グラフェンナノリボンから飛び出ている臭素原子を取り除くと、通常溶液中では不安定になってすぐに他の分子と反応してしまいます。そこで、極低温超高真空という極限環境で臭素原子が取り除かれた状態を維持し、さらに探針の先につけた臭素原子やフラーレン分子を、その反応性の高い部位に直接的に取り付けることで、特定部位へ行う付加反応に初めて成功しました。それはまるで、先の鋭いピンセットを使って、プラモデルの小さなパーツを接着することと似ています。

本手法により、ナノグラフェンの構造を超精密に変化させることが可能になることで、エレクトロニクス素子としての新機能開発に繋がると期待されます。


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2020-03-24 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

加工肉の健康への影響

加工肉の健康への影響

米ノースウェスタン大学の研究者らが加工肉や未加工赤身肉の摂取量が多い人は心血管疾患や死亡のリスクが高いという報告をしました。今回の研究は、1985年以降、米国で行われた複数の研究結果を統合して解析を行ったもので、平均年齢54歳の男女約3万人を19年間追跡した結果です。この間に、加工肉、未加工赤身肉、鶏肉、魚の摂取量と、心血管疾患(冠動脈性心疾患、脳卒中、心不全、心血管死)および全死亡者数との関連を検討しました。

その結果、心疾患リスクの増加率はソーセージやベーコンなどの加工肉では7%、牛肉や豚肉などの未加工赤身肉では3%、鶏肉では4%で、いずれも統計的に意味のあるリスク上昇が見られました。ただし、研究者らは鶏肉については、データのばらつきが大きいためさらなる調査が必要としています。一方で、魚の摂取は心疾患リスクに影響を与えませんでした。

次に全死亡との関連については、加工肉または未加工赤身肉について、それぞれ3%の有意なリスク増加が認められました。鶏肉や魚の摂取量とは統計的に意味のある関連は見られませんでした。

研究者らは、加工肉や未加工赤身肉の摂取によって飽和脂肪や塩分の摂取量が多くなることや、肉をたくさん食べるほど野菜や果物の摂取量が不十分になることが影響しているのではないかと考察し、赤身肉や加工肉の摂取を控えめにし、果物や野菜、全粒穀物を多く取ることを勧めています。

もちろん、健康に生きることができるかどうかが、肉を食べるかどうかの一点で決まるわけではありませんので、野菜と果物を十分に摂取し、適切な運動を生活に取り入れ、ストレスとなる事象からできるだけ自分を遠ざけるようにするなど総合的な配慮が必要であることは言うまでもありません。

加工肉の健康への影響


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2020-03-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

オリオン座には二つの800がある

オリオン座には二つの800がある

オリオン座の向かって右足、オリオン座を構成する星の中で二番目に明るいオリオン座β星のリゲルは地球から約800光年離れたところにあります。

星座を構成する星は明るい順にα星、β星、γ星・・・と呼ばれます。オリオン座ではリゲルはβ星で、α星は向かって左肩のベテルギウスです。ベテルギウスは変光星で見た目の明るさが変化しますが、現在はベテルギウスは非常に暗くなっていますので、今はオリオン座で最も明るい星がリゲルです。

リゲルは複雑な連星系で、主星のリゲルAは非常に巨大で明るい青色超巨星です。半径は太陽の100倍、光度は太陽の12万倍に達します。質量が非常に大きいため、中心核での水素の核融合は既に終了し、現在の中心核はヘリウムでできています。リゲルは不安定な状態にあり、およそ22~25日で変則的に0.03~0.3の範囲で等級を変化させています。

連星系の伴星はリゲルBCで、主星よりも1/500倍暗く、望遠鏡でしか観測出来ません。さらにリゲルBCはそれ自体がリゲルBとリゲルCからなる連星で、リゲルBはさらにリゲルBaとリゲルBbからなりますが、この二つの恒星は望遠鏡でも識別することができず、スペクトル観測から連星であることがわかりました。

次の図は太陽とリゲルの大きさの比較です。

オリオン座には二つの800がある

オリオン座といえばα星ベテルギウスですが、ベテルギウスも800にちなんだ星で、誕生からおよそ800万年を経過した星です。太陽の年齢が50億年であることを考えると非常に若い星ですが、赤色巨星という生まれつき寿命の短いタイプの星だったために、すでに、寿命の最終段階に入っており、多くの科学者は、ベテルギウスは間もなく超新星爆発を起こすと考えています。ベテルギウスのように、急激に暗くなったまま明るくならないのは、通常、爆発する直前に温度が下がり膨張していることを示す兆候だとされています。人類がこれほど近くで、超新星爆発を起こす前の星を観測するのは初めてのことです。

ベテルギウスほど大きくて近くにあると星の直径を測定することも可能なのですが、2019年10月以降、ベテルギウスは著しく膨張し、温度が下がっていることが確認されています。

オリオン座には二つの800がある

オリオン座には二つの800がある


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2020-03-20 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ベスビオ噴火の火砕流の温度

西暦79年にイタリア半島のベスビオ火山が噴火し、古代ローマ都市ポンペイやヘルクラネウム を火山灰で埋め尽くしましたが、ここから発見された犠牲者の正確な死因はいまだにはっきりしていません。おそらくはいろいろな理由があって、建物の倒壊、火山弾、火山灰や火山ガスを吸い込んだり、焼死したりなどが挙げられています。

ところが、最近の研究で、石窯の中で蒸し焼きにされたような状況になって死亡した犠牲者と、高温で溶けた脳が再び固まってガラス質になっている犠牲者が発見されました。この二例は非常にふしぎな死にかたです。では、いったいどんなことが起きたのか、ということですが、これまで、ヘルクラネウムの犠牲者はベスビオ火山から噴出し、時速80kmでベスビオ火山を流れ下った火砕流に巻き込まれた窒息死だと考えられていました。

イタリア・フェデリコ二世ナポリ大学病院の古生物学者らは1960年代に発見されていた犠牲者の頭骨の中にガラス質の物質を発見しました。これは犠牲者の脳の残骸と考えられ、ガラス化した脳の発見は世界初でした。脳組織が加熱されて液体になり、急冷されたことにより、通常の固体ではなくガラス質になったと考えられます。この研究者らは遺体の近くの炭化した木から、約520℃に加熱されたと推定していますが、英国ティーズサイド大学の別の研究では、物質の磁気特性の変化や、漆喰、木材、モルタルなどの損傷に基づく見積もりから、ベスビオ火山の火砕流の温度は240℃〜800℃だったと推定しています。


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2020-03-19 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

南米最南端から800キロメートル南の異常気象

南米最南端にはホーン岬があります。ここから800キロ南下すると、南極半島に行き着きます。南極といえば寒いところというイメージがありますが、この南極半島は南極大陸の最北端、つまり赤道に最も近い場所でここで異常気象が起きており、気温が20度を超えていることが報告されました。

通常、南極半島の夏の気温は0℃前後で、上昇したとしても2~3℃でした。ところが、この数十年で急激な温暖化が起こっているのです。理由は南極上空に暖かい空気が流入することを防いでいた偏西風が弱まっていることだと考えられています。さらにこれは、温暖化による海水温の上昇が原因となっています。


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2020-03-18 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

毎年800万トン海に流れ込んでいるものは?

近年、海洋生物が海中のプラスチックを食べる事故が多発して問題になっています。たとえば、2019年11月に英国スコットランドの砂浜に10歳のクジラの死体が打ち上げられました。解剖してみると胃から100キログラムものプラスチックゴミが出てきました。胃袋をプラスチックゴミで一杯にしたクジラの死体は世界中の海岸で増えています。

このような大型のクジラの寿命をざっと100年だと仮定して、頭の隅に置いておきます。人類がプラスチックを大量に使い始めたのは1900年代半ばのことです。1950年には世界で210万トン製造されていたプラスチックが、2015年には4億トンにもなりました。このうち、毎年およそ800万トンが海に流出しています。つまり、クジラの寿命からすると若い頃には無かったものがクジラの人生の途中で突然目の前に大量に存在するようになったのです。クジラは陸上動物のように食べ物を1個ずつ確認しながら食べることはしません。

クジラがプラスチックを食べてしまう理由はよくわかっていませんが、プラスチックでお腹を満たした死体が多く打ち上げられるマッコウクジラやゴンドウクジラは、場合によっては800メートルもの深海で狩りを行います。太陽の光が届かない世界ですので、クジラはエコーロケーション(反響定位) を使い、イカなどの獲物を探しますが、このようなクジラにとっては、プラスチックごみが、イカと同じように感じ取られる可能性が指摘されています。プラスチックはそのままであれば多くの場合水に浮かびますが、表面に藻やフジツボが着生して重くなると沈んでしまい、クジラにとってはイカと区別がつかなくなるのかもしれません。

プラスチックは消化されないので、胃にどんどんたまっていって、やがてはプラスチックでお腹がいっぱいになって餓死したり、食べたプラスチックの分だけエサのエネルギーが不足して体力が衰えて死んだりするのではないかと考えられています。


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2020-03-17 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

北米で毎年800億匹発生する昆虫は?

カゲロウは兼好法師 が徒然草 に「カゲロウの夕べを待ち、夏の蟬の春秋を知らぬもあるぞかし」と書いたように、はかないもののたとえとしてしばしば登場する昆虫です。実際に体も翅も弱々しく、口が退化していて餌を食べることもできず、交尾・産卵を終えると数時間で死んでしまいます。しかし、幼虫はカゲロウの種類により数ヶ月~3年程度を経て成虫に羽化しますので、さほど短命の昆虫ではありません。近年、北米でカゲロウの数が激減していることがわかりました。

北米では毎年夏になると、最大で800億匹もの大量発生が起き、大量発生したカゲロウは、淡水魚や鳥、コウモリなどさまざまな動物の食料となり、生態系に重要な役割を果たしています。

米国ノートルダム大学の研究によると2012年以降、ミシシッピ川流域北部や五大湖の一つであるエリー湖のカゲロウの数が50%以上減っているということです。原因は、農薬の乱用による水質汚染や、肥料を大量に使う農業で植物に利用されなかった肥料が川に流れ出し、カゲロウが生息する湖で藻類の大発生につながったりしているためと考えられています。これは、雨や雪を追跡する気象レーダーに映り込んだ信号からカゲロウの数を見積もった研究です。最悪な地域ではわずか4年間で84%も減少した地域も見つかりました。カゲロウは、さまざまな捕食者に食べられることで、生態系を支える重要な働きをしていますし、大量の栄養分を水から陸に運ぶという貴重な役割も担っていますので、生息数の減少は食物網全体に影響を及ぼす可能性があります。

北米で毎年800億匹発生する昆虫は?

これは島根県の宍道湖でも同様のことが起きています。
今の地球を地球の歴史上、6回目の大量絶滅時代に入っていると考える学者もいますが、実際に、世界中で行われている研究から、すべての昆虫の種のうち40%で生息数の減少が起きており、それらは今後数十年間で絶滅に至る可能性もあるという、昆虫大量絶滅を指摘している科学者もいます。


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2020-03-16 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ストレスで白髪が増えるは本当だった

米国ハーバード大学は、マウスを用いた実験を行い、ストレスがかかると白髪 が増える機序を解明しました。生物はストレスを感じると、「闘うか逃げるか」のどちらかを選ぶよう自律神経が働き、神経伝達物質のノルアドレナリン が産生されます。今回の実験では、マウスを物理的、心理的ストレスにさらしたところ、この闘争・逃走反応の一部を担う交感神経系が活性化されて、放出されたノルアドレナリンの影響で、毛包にある色素をつくる色素幹細胞が永続的に枯渇してしまうことが分かりました。ストレスで白髪が増えるのは、この機序によるものだと思われます。ストレスで白髪が増えるというのは本当だったようです。


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2020-03-13 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

金属並みの熱伝導性を備えたゴム複合材料を開発

産業技術総合研究所と東京大学は、カーボンナノファイバー(CNF)とカーボンナノチューブ(CNT)の2種類の繊維状カーボンと、高分子ポリロタキサン を複合化させて、ゴムのように柔軟で、金属に匹敵する高い熱伝導性を示すゴム複合材料を開発しました。今回開発したゴム複合材料は、フレキシブル電子デバイスの熱層間材や放熱シート、放熱板などへの応用が期待されます。

金属並みの熱伝導性を備えたゴム複合材料を開発

これまでの同種の研究では、高分子に多量のCNFを添加すると複合材料の柔軟性が失われて脆くなる上に、繊維状カーボンは凝集性が強く、複合材料中に一様に分散しにくいため、繊維状カーボン同士が互いに接触してつながった熱伝導のネットワークを複合材料全体にわたって形成するのは困難でした。その問題を解決するために、ポリロタキサンに水中プラズマで電界を作りCNFを配列させる新しい方法を編み出して、新素材の開発に成功しました。


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2020-03-12 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

寝室には木でできた家具を置くのが良いらしい

国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所は、筑波大学、帝京大学と共同で、働く人を対象にして、日常の睡眠や住環境に関する調査を実施しました。その結果、寝室に木材・木質の内装や家具、建具が多いと回答した人は不眠症の疑いが少なく、寝室で精神的なやすらぎを感じる割合が高いことが明らかになりました。

木材を見たり触ったり、木の香りを嗅いだりすると、心拍数や血圧を下げ、副交感神経 の働きを活性化することなどがこれまでにわかっています。今回の研究では、671人の日本人に対し睡眠計測とアンケート調査を行いました。アンケートの中には、寝室内に木材・木質の内装や家具、建具の量がどの程度あるのかについての質問もあります。アンケートを統計的に解析した結果、寝室に木材・木質材料が多いと回答した人たちは、少ないと回答した人よりも、不眠症の疑いのある人が少ないということがわかりました。

睡眠を改善するためには、生活習慣を見直すことが重要ですが、染みついた不規則な生活や夜遊びの習慣を変えるのは難しいことです。せめて、寝室の内装を木材・木質材料が多く感じられるようにして改善に努めたいものです。


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2020-03-11 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

愛情ホルモンは雌雄で逆の作用をする

オキシトシンは「愛情ホルモン」とも呼ばれ、母子関係やパートナーとの絆形成に重要です。オキシトシンの効果は「親密な異性を好むように働く」事が知られていますが、まだ謎の多いホルモンです。北海道大学、岡山大学、東北大学、基礎生物学研究所の共同研究チームは、メダカを用いたこれまでの実験で、メダカのメスは「そばにいたオス」を目で見て記憶し、そのオスの求愛を積極的に受け入れる傾向にある一方、オスは親密度に関係なくメスに求愛をすることを見出していました。今回、そのようなメダカの振る舞いとオキシトシンの関係についてさらなる研究を行いました。

オス・メス、それぞれゲノム編集によってオキシトシンを作れなくしたオキシトシン欠損メダカを作製し、その異性に対する好みを検証しました。

その結果、メスのオキシトシン欠損メダカは「見知らぬオス」の求愛もすぐに受け入れるように行動が変化し、「親密なオスを好む」性質を失っていました。

一方、オスでは、初対面のメスに対してあまり求愛しなくなり、初対面のメスと同じ水槽で20 日程度飼育して親密化したところ、求愛をするようになりました。また、オスはライバルの雄から雌を守ろうとする配偶者防衛行動においては、初対面のメスの防衛をしなくなることがわかりました。つまり、メダカにおいてオキシトシンはオスとメスで逆の効果を示したのです。

愛情ホルモンは雌雄で逆の作用をする

これまでオキシトシンは「愛情ホルモン」として、親密な他者に対する愛着を促進するとの考え方が一般的でした。本研究により、動物種や性別によってオキシトシンの作用は一様ではなく、逆に愛着を下げる方向に働くこともある、ということが明らかになりました。ヒトにおいても、性別や個人差によってオキシトシンの作用が異なる可能性も考えられます。また、本研究で同定された遺伝子群はヒトにも存在するため、メダカの基礎研究により、ヒトにおいても親密な異性を好むメカニズムやその性差が明らかになることが期待されます。


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2020-03-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ティラノサウルス類の新種発見

カナダ・カルガリー大学の研究者らが、カナダ・アルバータ州ドラムヘラーにあるロイヤル・ティレル古生物学博物館で保管されていた、2010年に発見された恐竜の頭骨の一部(次図)の化石がティラノサウルス類の新種であることを確認し発表しました。体長は約8メートルと推定され、ギリシア神話の死神タナトス にちなみ、タナトテリステス・デグロートルムと名付けられました。

ティラノサウルス類の新種発見
ティラノサウルス類の新種発見
黒棒線は5センチメートル

ティラノサウルスの仲間が初めて出現したのは1億6500万年前ごろのこと、タナトテリステスが生きていたのはそれから1億年近く後の約7950万年前ごろで、ティラノサウルス類がそろそろ生態系の頂点を目指そうか、としていた時代で、アロサウルスやメガロサウルスといった10メートル以上の大きな肉食恐竜全盛の時代でした。タナトテリステスはちょうど、そういった鈍重な肉食恐竜が衰退し、足の速いティラノサウルス類が食物連鎖の頂点を極めようとした時代に活動していました。しかし、タナトテリステスは当時の恐竜の王者とも呼べるティラノサウル・レックスに比べると少し小ぶりな恐竜でした。

ティラノサウルスの仲間の化石には、大きなえり飾りや角、とさかなどが無いので種の確認には慎重を期す必要があり、今回の鑑定も2年を要しました。今回の発見から、米国とカナダの西部に生息していたティラノサウルス類には2つの系統があるらしいことがわかりました。一つは北方に生息していた鼻が長いグループ。もうひとつは南方に生息していた鼻が平たいグループです。

恐竜の専門家ではない私たちは、ティラノサウルと言えば、ティラノサウル・レックスを思い出してひとまとめにしがちですが、人類がネアンデルターレンシスやサピエンスなどいくつかの種があるように、ティラノサウルスにもいくつかの種があり、それらが出会った際には殺し合いの格闘をしていたのではないかと思われる傷を負った化石が出土することもあります。


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2020-03-09 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 1 :

揺れていると眠りに落ちやすいメカニズム

睡眠は、ノンレム睡眠 とレム睡眠 という2つのステージから成り、健康な状態では、これらが適切なバランスになるよう、脳内神経ネットワークにより調整されています。ノンレム睡眠とレム睡眠は、それぞれが固有のメカニズムを介して、記憶学習などに重要な役割を担います。

一方、脳の様々な機能の制御において、神経ペプチドと呼ばれる脳内物質が重要な役割を果たしています。神経ペプチドとして有名なものにオレキシンがあります。オレキシンは視床下部で作られ、覚醒の維持に重要な役目を担います。オレキシンを作り出す神経細胞が壊れると、脳内のオレキシン濃度が下がり、ナルコレプシーという疾患を引き起こします。

筑波大学の研究グループはこれまでに、マウスにおいて、脳幹と呼ばれる脳部位に、レム睡眠とノンレム睡眠の切り替えの制御に重要な神経細胞があることを明らかにしました。今回は新たに、それらの細胞と神経ペプチドとの関係を調べました。本研究では、マウス脳において、ニューロテンシンという神経ペプチドを持つ神経細胞(ニューロテンシン産生細胞)が、ノンレム睡眠とレム睡眠のバランスの調節を担っていることが示唆されました。

また、このニューロテンシン産生細胞は、脳幹内の4カ所で、同様の睡眠制御作用を担っていることが明らかになりました。マウスの脳内にニューロテンシンペプチドを直接投与したところ、ノンレム睡眠によく似た状態が惹起されたことから、ニューロテンシンはノンレム睡眠を増やすことで、ノンレム睡眠とレム睡眠のバランスの制御に関わっていると考えられます。

さらに、4カ所のニューロテンシン産生細胞群のうちの1カ所は、前庭神経核に位置していました。前庭神経核は、平衡感覚を司り、「揺れ」を検知する脳部位として有名です。電車の揺れの中で眠くなったり、抱っこした赤ちゃんを揺らすと眠りに落ちやすかったりすることは、ニューロテンシン産生細胞が、揺れを検知しノンレム睡眠を促している可能性があります。ちなみに、眠りに落ちてすぐの深い眠りがノンレム睡眠です。

ノンレム睡眠は一般的には「脳の眠り」と言われます。筋肉の活動は休止しないものの、脳が覚醒していないため記憶がなく、多少の物音がしても目が覚めることはありません。ノンレム睡眠の最中に強制的に起こされると、人体はすぐさま活動を開始することができません。大脳が休止状態から活動を開始するまではしばらくの時間が必要とされています。

揺れていると眠りに落ちやすいメカニズム


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2020-03-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

東日本大震災後の心理的苦痛

東北大学が、東日本大震災後、宮城県応急仮設住宅等入居者の健康調査を元に解析を行い、心理的苦痛の変化に関わる要因を明らかにしました。

震災経験は被災者の心理状態に負の影響を与えます。一方で、この心理的苦痛は経年的に軽減してくると報告されています。その変化に影響する要因として、社会参加や相談相手の有無が関わると先行研究で示されてきました。本研究では、対象者の心理的苦痛は経年的に低下していたものの、女性・精神科疾患の既往歴のある者・震災後に運動習慣が減った者・相談者がいない者で有意に高いことが分かりました。これにより、調査を行った震災から6年経過した時点でも、特にこうした対象者に対する、自治体および近隣の継続的な支援が必要であることが示唆されました。


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2020-03-05 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

新型コロナウイルス COVID-19

2019年12月に中国・武漢で初めての患者が報告された新型コロナウイルス「COVID-19」は中国全土から多くの世界の国々へ拡散し、患者数・死者数ともに増加を続けています。

致死率については2003年にやはり中国で重症急性呼吸器症候として報告されたSARSの10%弱、2012年にサウジアラビアで初めての患者が報告された中東呼吸器症候群(MERS)の30%以上(いずれも国立感染症研究所のWebサイトデータより算出)より暫定的には低い(とはいっても、武漢での致死率は4.3%もの高さ!)ものの未解明な点が多いため、慎重な対応が求められます。

後にCOVID-19と名付けられたこのウイルスによる44例の肺炎症状が世界保健機関(WHO)に報告されたのは2019年12月31日でした。これらの患者の多くは海鮮市場(海鮮とはいっても野生動物も扱う市場)との関わりがあったことから、動物からの感染が疑われ、2020年1月7日に中国の研究者により病原体が新型のコロナウイルスであることが明らかにされ、1月12日にウイルスの全遺伝子配列が公開されました。中国当局はただちに武漢を封鎖しましたが、ウイルスを封じ込めることはできず現在に至っています。

日本での感染者が初めて確認されたのが1月16日で、武漢市に滞在歴のある中国人男性でした。その後、中国からの観光客を乗せたツアーバスの運転手、バスガイドが相次いで発症しました。「ダイヤモンド・プリンセス」が横浜港に入港したのは2月3日。国内での初の死亡者が出たのが2月14日で、日本では一切発症例が出なかったSARS、MERSとは全く異なる状況に突入しました。

コロナウイルスは直径0.0001mm(100nm)程度の微生物よりもはるかに小さな球状で、内部には1本鎖RNAを保持しています。コロナウイルスと言えば、死に至る可能性もある恐ろしいウイルスの印象がありますが、一般的な風邪もコロナウイルスの一種が感染した結果です。

COVID-19はβコロナウイルスという属でSARS、MERSの仲間です。SARSコロナウイルスとは75~80%の遺伝子相同性があります。コウモリ・コロナウイルスとの相同性はさらに高く、このためCOVID-19はコウモリ由来であると考えられています。コウモリからヒトにどのような経路で感染したのかについてはわかっていません。なお、武漢で確認されたウイルスの遺伝子と日本人患者で確認されたウイルスの遺伝子は99.9%が一致しました。

50歳を超える男女での発症率が高く、高血圧、糖尿病、心疾患をわずらっている人が発症者の半数を占めることも特徴です。初期症状は発熱、倦怠感、乾いた咳などで、重症化すると呼吸困難に陥ります。発症後の進行は比較的ゆっくりで、発症から9日後がターニングポイントとなり、ここから改善に向かうか、急に症状が重篤化するかの両極端の変化が現れる傾向にあります。中国疾病予防管理センター(CCDC)のデータでは、発症後81%の患者は軽症で回復し、呼吸困難に陥った後に回復する人は14%残りが重症となります。

ヒトからヒトへの感染力は季節性インフルエンザと同等かややそれより高いと見積もられ、1人の感染者(発症者ではない!:症状の無い人からの感染と思われる例も多数あり)が2~4人にウイルスをうつします。参考までに季節性インフルエンザの致死率は0.1%以下です。

現時点で安全性と有効性の両方が確認された治療薬は無く、対症療法が行われています。抗インフルエンザ薬、抗菌薬、SARS治療薬などが有効だったという報告もありますが、科学的に行われる臨床試験のように正確なデータをとることができていないため、有効性は不明と考えるのが適切だと思われます。

今日(3月4日)は私の出身地である山口県下関市で中国地方初の発症例が確認されました。しかも、私の生まれ育った彦島でもウイルスは拡散しているようです(発症者の行動履歴からの私の想像)もはや日本全土にキャリア(症状は出ていないけれどウイルスを持っている人)が大勢いることは否定しがたい事実のようです。

私たちにできることは一般によく言われていることですが、風邪やインフルエンザと同じ予防策、つまり、マメな手洗いと消毒です。手を洗うチャンスがあればいつでも石けんで手を洗う。外出先で消毒用エタノールが用意されているのを見たら必ず利用する。咳やくしゃみが出る人はマスクを使用する。また、咳・くしゃみの無い人のマスク着用は意味がほとんどありませんので、精神的な安心のために自宅の備蓄マスクを使うのは良いと思いますが、症状が無いのにマスクの買い占めに走ることなく、本当に必要な人にマスクが行き渡るようにする、などが重要かと思われます。

SARS、MERSは収束まで半年かかりました。COVID-19も同様であれば、夏になる頃まで現状が続く可能性もあります。病気は疲労している人、ストレスを抱えている人を格好の獲物にします。しっかりご飯を食べて、しっかり睡眠をとって、仕事のストレスはなんとかして回避して、これからも元気に過ごしましょう。

新型コロナウイルス COVID-19
2020-03-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

温室効果ガスを光照射で水素や化学原料 に変換

東京工業大学、高知工科大学、九州大学、静岡大学の共同研究グループは、低温でメタンの二酸化炭素改質反応(ドライリフォーミング)を起こすことができる光触媒材料の開発 に成功しました。ドライリフォーミングとは、メタンを原料に有用な化学物質を作り出す化学反応の一つで、1分子のメタンと1分子の二酸化炭素から、2分子の水素と2分子の一酸化炭素を作り出します。原料となるメタンと二酸化炭素は温暖化ガスであり、生成物の水素は燃料電池の燃料に、一酸化炭素は化学工業の原料として使用が可能です。

今回新たに開発された光触媒は、ロジウムとチタン酸ストロンチウムからできており、光照射のみで室温でドライリフォーミングが可能です。これまでも同じ反応を行う触媒はありましたが、800度以上の加熱が必要だったため、エネルギーを浪費することと、熱によって触媒自体が劣化して寿命が短い点が問題でした。

温室効果ガスを光照射で水素や化学原料 に変換


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2020-03-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ハビタビリティとは

2019年9月、太陽系から110光年離れた系外惑星「K2-18b」の大気中に水蒸気が発見されました。この惑星は、恒星の「ハビタブルゾーン(生命居住可能領域:液体の水が地表に存在するのに十分適した温度となっている、恒星の周辺の領域)」内に位置していることもわかりました。とはいえ、K2-18bが本当に生命体が生存可能なのかどうかについては全くわかっていません。実は「ハビタビリティ(生命居住可能性)」についての定義は明確ではないのです。たとえば、この惑星が水惑星なのか、陸地しかないのか、それとも地球のように陸地と水面の両方があるのかもわかりません。ある科学者は生命が存在するには陸地が必要だといい、ある科学者は陸地や海の存在よりも大気の濃さが重要であると言います。このように、惑星が居住可能となる条件は定義できていないのです。

ハビタビリティとは

そもそも、太陽系外惑星系の研究が行われるようになってからまだ20年程度しかたっていません。太陽系外惑星系の観測はまず、太陽系以外に惑星系が存在するのかどうかという疑問の解決からスタートし、次に、ハビタブルゾーンという考え方が登場し、ハビタブルゾーンに地球のような岩石型惑星を探すことが中心になりました。その後は生命には水が不可欠であるという条件が加わって、ハビタブルゾーンにある岩石型惑星で水があり、大気があり、とだんだん条件が増えて行っている真っ最中なのです。しかし、現時点でも炭素源、エネルギー源、必須栄養素などは観測が不可能なため無視されており、それがハビタビリティの定義の曖昧さにつながっています。

一方で、太陽系内の観測も進展し、木星の衛星エウロパと土星の衛星タイタン、エンケラドゥスは、表面を覆う氷の下に液体の海があり、地球と同様の深海熱水噴出口の存在も予測されています。ところが、これらの衛星は、私たちが知っている天体の中で最もハビタビリティが高いにもかかわらず、ハビタブルゾーンから外れたところにあります。

いずれにしても現在の太陽系外惑星の観測には、根本的な問題として生命が存在する兆候を得る確認手段を持っていない、という点があります。それに対するアプローチの一つとして、天文学者だけでなく、生物学者や地質学者などがネットを介して横断的に集合し、バーチャルな研究室で、コンピューターを使って居住可能惑星が形成・発展していく過程をシミュレートし、その過程を実際の太陽系外惑星で観察するための手法を開発する研究が進められています。この研究者集団は、数十億年にわたる惑星の進化をシミュレーションするオープンソース・ソフトウェア「Vプラネット(VPLanet)」を公開しました。

ハビタビリティとは

Vプラネット内に構築された仮想の惑星では、磁場進化、気候、大気散逸、自転効果、潮汐力、軌道、恒星の形成と進化、連星系などの特殊環境といった様々な因子が数多くモジュールとして組み込まれ、最新の知見をそのモジュールに反映させることによって、より現実に近い生命存在可能惑星をシミュレートしようとしています。これによって、生命誕生の可能性がある惑星はどのようなものかということがわかる可能性がありますし、逆に、どのような環境が生命の誕生を妨害するかもわかるかもしれません。コンピューター上で、いくつものモデル惑星を誕生させることによって、ハビタブルゾーンにあるか否かという大雑把な区分ではなく、様々な要因のダイナミクスがどのように関係し合って生命を育む環境を作り出すかを認識するのに役立つかもしれません。

たとえば、十分な惑星の自転や厚い大気の層がなければ、海が存在してもハビタビリティの見通しは高まらない事などもわかってきています。このような発見をコツコツと積み重ねることによって生物がどのように誕生するべきかの観点から天文学を考えることができるようになり、すでに性能の限界まで使って観測している、ハッブル宇宙望遠鏡やケプラー宇宙望遠鏡などの次の世代としてどのような機器を開発すれば、コンピューター上で誕生した生命が宿る惑星を発見できるかもわかるかもしれません。


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2020-03-03 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ソーラー・オービター

日本時間2月10日、欧州宇宙機関(ESA)の太陽探査機、ソーラー・オービター(SolO)が打ち上げられました。ソーラー・オービターは10種の観測機器を搭載しており、それらを使って、太陽から放出されるエネルギー粒子の流れである太陽風のメカニズムを解明や、太陽活動が11年周期で変動する原因などの解明に取り組みます。太陽活動の変動が私たちに与える影響は大きく、たとえば、人工衛星の破壊、大規模停電、国際宇宙ステーションの宇宙飛行士に電磁波を浴びせるなどが挙げられます。そのような被害を未然に防ぐためにも太陽活動のメカニズムを解明することは重要です。

ソーラー・オービター

太陽は探査機にとってあまりに過酷な環境なので、最も近い恒星でありながら観測が十分には進んでおらず、多くの謎があります。しかし、最近いくつかの新しい観測結果が報告されています。たとえば、ハワイ州に設置された4メートルの反射鏡を持つダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡(DKIST)が、2020年1月末に太陽表面の超クローズアップ撮影動画を公開し、細胞の集合体のような太陽表面がゆっくりと泡立つ様子を映し出しましたし、NASAの太陽探査機パーカー・ソーラー・プローブは太陽に接近し、太陽の磁場や放出される荷電粒子についての情報をもたらしました。

ソーラー・オービター
ダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡(DKIST)が撮影した史上最高の解像度の太陽面画像。

今回打ち上げられたソーラー・オービターは、今後5年間で金星の重力を使って太陽の北極と南極が見える傾斜軌道に入り、2025年に人類初の太陽の北極と南極の観測を行います。太陽の活動が11年周期で活発と不活発を繰り返していることは、太陽の最大の謎の一つですが、これまで太陽の北極と南極の観測データが無かったために、仕組みを説明しようとする理論が、物理的観測と一致しませんでした。太陽の両極が観測できれば、太陽の磁場の変動の詳細が確認できることが期待され、より包括的な研究を行うことが可能になります。また別の謎、太陽の表面温度は約6000度なのに、太陽から離れた位置にあるコロナは500万度にも加熱されている謎も解明できるかもしれません。


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2020-03-02 : 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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