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2006年度ノーベル医学生理学賞は「RNA干渉」驚き!RNAが新薬に? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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いよいよ2006年ノーベル賞の発表だ。今年は日本人から選ばれるだろうか?受賞者の発表日程がノーベル財団より明らかにされた。

それによると2日医学生理学賞 3日物理学賞 4日化学賞 9日経済学賞 13日平和賞とのこと。

そして、ノーベル医学生理学賞の受賞者が米スタンフォード大学のアンドルー・ファイアー教授(47)と、米マサチューセッツ大学医学部のクレイグ・メロー教授(45)の二人に決まった。受賞研究名は「RNA干渉」である。

通常DNAは2本鎖でRNAは1本鎖。核にあるDNAという全体設計図から、RNAという部分設計図がコピーされ、核の外に出、リボゾームというところで、タンパク質が合成される。

ところが最近、ある種の「2本鎖RNA」が細胞内部のRNAを阻害し、タンパク質をつくらせないことを発見。これを「RNA干渉」という。

「RNA干渉」を応用して、ガンなどの悪性タンパク質をつくる「狂ったRNA?」の働きを抑える「2本鎖RNA」をつくればガンに効く薬になる理屈だ。

今日は「DNA、RNA」とは何か?「RNA干渉」とは何か?学ぶ。 

関連するニュース
ノーベル医学生理学賞、「RNA干渉」発見の米2氏に


スウェーデンのカロリンスカ医科大学は2日、今年のノーベル医学生理学賞を、米スタンフォード大学のアンドルー・ファイアー教授(47)と、米マサチューセッツ大学医学部のクレイグ・メロー教授(45)に贈ると発表した。生体内でDNAとともに遺伝情報を担うリボ核酸(RNA)が遺伝子の働きを抑える「RNA干渉」という現象を見つけたことが評価された。賞金は1000万クローナ(約1億6000万円)で、両氏で折半する。授賞式は12月10日、ストックホルムである。

この現象を応用して、がんなどの治療に生かそうという研究が世界中で進んでいる。その研究に関連して東京大教授らの論文捏造(ねつ・ぞう)疑惑が浮上するなど、激しい競争がくり広げられている分野でもある。

DNAが2本の鎖がらせんのように連なっているのに対し、多くのRNAは1本の鎖状だ。RNAの主な仕事は、細胞核にあるDNAから写し取られた遺伝情報を、たんぱく質の製造工場へ伝える「伝令役」だ。

2人は線虫を使った実験で、細胞の中にわずかに存在する2本鎖状のRNAが、1本にほどけて伝令役のRNAに取り付くと、その部分の遺伝子が働かない「干渉」が起きることを98年に報告した。

人工的につくった2本鎖のRNAを細胞に入れれば、狙った遺伝子の働きだけを抑えられる。病気に関連する遺伝子を邪魔すれば、治療につながると考えられている。

現在、実際に2本鎖RNAを製剤化し、目の病気である加齢黄斑変性の治療を目指す臨床試験が米国で進んでいる。日本でも、がんなどへの治療応用を目指し、動物実験が盛んに行われている。 (asahi.com 2006年10月02日)

知っておきたい基本情報


遺伝子とは?
細胞の中心には丸いがあり、核の中には染色体があります。その染色体に遺伝子はあります。

染色体は二重らせんのDNAからできていて、遺伝子はそのDNAの一部分(塩基配列)にあります。

このDNAの一部分は遺伝に関係するので、遺伝子といいます。

DNAとは?
核の中の染色体の成分です。生物の遺伝に関係します。

RNAとは?
おもにDNAの情報をもとに、細胞にタンパク質を作らせるはたらきがあります。

ちょっと難しい発展情報


DNAとは? 
DNAとは、デオキシリボ核酸のこと。

デオキシリボースという糖のなかまと塩基という物質、リン酸が1セットそろったのが基本物質「デオキシヌクレオチド」といい、DNAはデオキシヌクレオチドがたくさん集まって(重合体という)らせん状にになった「ポリデオキシヌクレオチド」です。

そして、DNAの塩基にはA(アデニン)、T(チミン)、G(グアニン)、C(シトシン)の4種類があり、この配列の違いが生物の姿の違いを造りだしています。生物の設計図にあたる部分がDNAなのです。


デオキシヌクレオチドの1つdATP


RNAとは? 
RNAとはリボ核酸のこと。

おもにDNAの情報をもとに、細胞にタンパク質を作らせるはたらきがあります。

ウイルスにはRNAを持つものが多くいます。ウイルスは他生物の細胞内に侵入して、細胞にタンパク質をつくらせます。

このタンパク質をもとに自己複製したのち細胞を破壊します。これにより生物体をインフルエンザなどの病気にさせるケースがよく見られます。

DNAと同じように、RNAは「ヌクレオチド」とよばれる化合物が鎖のようにつながった「ポリヌクレオチド」できています。それぞれのヌクレオチドは、1つのリボースという糖分子と1つのリン酸基と4種類の塩基のうちの1つからできています。


ヌクレオチドの1つ ATP

この4つの塩基とはアデニン(A)、ウラシル(U)、グアニン(G)、シトシン(C)という窒素をふくむ化合物です。これらはデオキシリボ核酸(DNA)分子と同じ方法で結合しています。

DNAの塩基はウラシル(U)はなく、かわりにT(チミン)になっていることに注意を要します。


ゲノムとは?
ゲノムとはDNAの一部にある塩基という物質の分子配列(遺伝子配列)のことです

ほとんどの生物にはDNAがあり、DNAはA(アデニン)、T(チミン)、G(グアニン)、C(シトシン)という4種類の塩基が何個も並んでできています。その配列が例えば「TAGCTTCCAA...」というように一見無秩序に並んでいるようですが、実は一つ一つ意味があり、この配列の違いが生物の姿の違いを造りだしていることがわかっています。

数年前には人の遺伝子配列をすべて解読しており、この事は素晴らしい科学の成果でした。


RNA干渉(アールエヌエーかんしょう)とは?
RNAi(RNA Interference)と書いてアール・エヌ・エー・アイともいう。

短い2本鎖RNA(dsRNA)を細胞に導入すると、その遺伝子のmRNAが破壊されて発現が抑えられるという現象。

今回ノーベル賞を受賞した、アンドルー・ファイアー教授とクレイグ・メロー教授の「RNA干渉」とは、1998年に線虫を使った実験で、線虫細胞内にわずかに存在する2本鎖状のRNAが、1本にほどけて伝令役のRNAに取り付き、その部分の遺伝子が働かない「干渉」が起きることを発見した。

人工的につくった2本鎖のRNAを細胞に入れ、狙った遺伝子の働きだけを抑えることができる。病気に関連する遺伝子を邪魔すれば、治療につながると考えられている。


なぜ細胞は「RNA干渉」という性質を持っているか?
もともとは、欠陥をもったmRNAや外来のウイルスやトランスポゾンを排除するための細胞の防御機構と考えられる。

RNAiは1998年にセンチュウ(線虫:C.elegans)で発見されたが、その後、センチュウ以外の多くの動物や哺乳類の細胞でも同様な現象が見出された。

この現象を利用し、ねらった遺伝子を破壊してその機能を調べる新しい遺伝子機能破壊法が、ショウジョウバエ、マウスなどの遺伝子の機能解析法として急速に定着してきた。

RNAiは、本来、2本鎖RNAをもつC型肝炎などのウイルスやトランスポゾンの侵入から身を守るために備わった機構と考えられることから、ウイルス感染症の治療にRNAiを使用することの効果が期待されている。

 

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ご用心!10月は繁殖期 アンモニアは迷信「スズメバチ」の神経毒 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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少し涼しくなったと思ったら、こんな時期にずいぶん大きなハチが飛んでいた。「スズメバチ」?

近くに巣があるのかなと思ったら、木の枝に大きな巣を作っていた。職場のなかまに近づかないように注意をした。いそいで役場に連絡して取ってもらった。

こんな話はときどき聞くのではないでしょうか?

ハチの巣があるのは「自然が豊か」な証拠でもありますが、このハチには困ったものです。刺されたら「アナフィラキシーショック」というアレルギー反応を引き起こし死んでしまうこともあるのですから。

意外にも10月はスズメバチの繁殖シーズンです。個体数が一番ふえるのだそうです。白い色よりも黒っぽい色をよく認識します。近くに飛んでいたら巣が近くにある証拠巣。見つけたら、役所に連絡して取ってもらいましょう。

今日はスズメバチとその対処方法について学びます。


関連するニュース

スズメバチ:登山レースの10人刺される 神奈川・南足柄 
(毎日新聞 2006年9月24日)
寄らず騒がず 肝心 ご用心、スズメバチの季節 
(2006年10月01日富山新聞)


知っておきたい基本事項


スズメバチとは何か?

ハチのなかまの1つ。節足動物、昆虫類、ハチ目、スズメバチ科に属する。

昆虫とは何か?

節足動物のなかまである。体はかたい殻(外骨格)でおおわれており、関節を持つ。

昆虫の体の構造は、成虫の場合、頭部・胸部・腹部の三構造に分かれている。頭部には触覚をもち、胸部から3対の足が出ている。

節足動物とは?

節足動物(せっそくどうぶつ)とは、無セキツイ動物のなかまの1つで、昆虫類、甲殻類、クモ類、ムカデ類など、かたい殻(外骨格)と関節を持つグループをいう。 

 

知っておきたいスズメバチ対処方法


スズメバチにはどんな種類があるか?(代表的な3種)

オオスズメバチ     キイロスズメバチ  ヒメスズメバチ
  

対処方法は?

1.巣に刺激を与えない
スズメバチが人を攻撃するのは「巣を刺激された」場合。スズメバチの巣10m以内に人が近づくと、人のまわりを飛び警戒行動を示します。さらに近づくと「カチカチ」と警戒音を発します。その次に攻撃をしてきます。知らず知らず巣に近づく事があるので要注意!

2.黒い色は避ける
スズメバチは黒い色を認識することが得意。逆に白い色はあまり認識できない。そのため、巣やハチを刺激してスズメバチを怒らせてしまった場合、真っ先に狙われるのが髪の毛や瞳、黒い服。そこで、野外に出る時は、できるだけ黒い服装を避け、帽子などをかぶるのがお薦め。
※香水や整髪料などの匂いにも敏感で黒い物と同じ反応を示すので注意

3.ハチを振り払わない
飛んできたハチを手で振り払うと、ハチは攻撃されたと判断し、反撃体勢に入る。巣から離れた場所では、何もしないかぎり人間を襲うことはないので、むやみに振り払おうとせず、飛び去るまでじっとすることが大切。

4.姿勢を低くする
スズメバチに襲われた場合、姿勢を低くするとハチが人間を見失い、飛び去ることが多い。ただし、巣の近くで黒い服を身につけている場合は、かがむ動きを追われ、引き続き刺される危険があるため、その際は、できるだけ巣から遠くに逃げるのが安全。

万が一刺されたら

1.まず指で毒をつまみ出す
※口で毒を吸い出す場合は、傷や虫歯があるとそこから毒が入る危険があるので注意
2.患部を水や氷で冷やし毒のまわりを遅くする ※アンモニアはハチ毒には効果なし
3.一刻も早く医師に診てもらう。

「アンモニア」は迷信

「アンモニアが効く」というのは迷信であり、つけない方がよい。これは同じハチ目であるハチやアリの毒液成分の分析がまだ十分でなかった時代に、例外的に刺針を有しないヤマアリ亜科のアリがギ酸を大量に含む毒液を水鉄砲のように飛ばして敵を攻撃することが知られていたことから、他のハチ目の毒の主成分もギ酸であろうと考えた拡大解釈による。
 


ちょっと難しい発展事項


スズメバチとは何か?

スズメバチ(雀蜂、胡蜂)はスズメバチ科・スズメバチ亜科に属するハチの総称。

女王蜂を中心とした大きな社会を作り、それを守るために人を刺すことがある。日本にはスズメバチ属7種、クロスズメバチ属5種、ホオナガスズメバチ属4種の合計3属16種が生息する。

界 : 動物界 Animalia
門 : 節足動物門 Arthropoda
綱 : 昆虫綱 Insecta
目 : ハチ目 Hymenoptera
亜目 : ハチ亜目 Apocrita
上科 : スズメバチ上科 Vespoidea
科 : スズメバチ科 Vespidae
亜科 : スズメバチ亜科 Vespinae

スズメバチの生活史

性別や女王蜂、働き蜂の決定は基本的にはミツバチと同じようなものである。

ハチ目の共通の性質として未受精卵はオス蜂に、受精卵はメス蜂になる。

働きバチはすべて雌である。女王蜂になる卵と働き蜂になる卵は同じで、幼虫時代に食べさせられた餌によって地位が決定される。

女王蜂は10-11月頃に羽化し、繁殖のために巣から飛びたつ。オスと交尾した後は一切摂食せず、朽木などに越冬室を掘ってその中で冬眠に入る。翌年の春、冬眠から覚めた女王蜂は営巣を開始する。

働き蜂は7月頃から羽化を始め、9-10月に個体数がピークに達する。種類や気候によって違うが、オオスズメバチでは1つの巣に数百匹程度まで増える。

オス蜂は女王蜂より少し早い9-11月頃に生まれる。オス蜂は子孫を残すためだけの存在であり、全く働かない。

繁殖期になり、若い女王蜂が巣から飛び立つと、オス蜂も交尾のために一斉にその後を追う。大半は天敵に捕食されるか力尽き、交尾に成功するのはこの中のごく一部である。無事に交尾に成功したオスは間もなく死亡し短い生涯を終える。

毒の成分

毒液は様々な神経毒、ペプチド、タンパク質分解酵素などの複雑な混合物である。

ヒスタミン - 炎症作用を持つ
神経毒(セロトニン、アセチルコリン)
ペプチド(ホーネットキニン、マストパラン、マンダラトキシン、ベスパキニン) - アナフィラキシーショックの原因となる
タンパク質(細胞膜を分解するホスホリパーゼ、タンパク質を分解するプロテアーゼ) - これもアナフィラキシーショックの原因となる。

これらの毒物質の多くは人を含む動物の免疫系や神経系に関係した情報伝達物質でもあり、毒液に含まれる動物組織の構成物質を分解する酵素によって消化、破壊された組織を通じて、速やかに皮下組織に拡散、さらには血管系を通じて全身を巡り、免疫系や神経系の情報処理機構を攪乱。それによって激しい痛みや免疫系の混乱によるアナフィラキシーショックなどを引き起こす。


アナフィラキシーショック(薬物過敏症等)


アレルギー反応のひとつである。外来抗原に対する過剰な免疫応答が原因で、全身に放出された化学伝達物質が毛細血管拡張を引き起こす為にショックに陥る。ハチ刺症によるものは有名。アドレナリンの皮下注射が有効。はち毒・食物・薬物等が原因で起きることが多い。



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太陽をつかまえた時間「3秒」 核融合放電 超伝導で世界初 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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太陽のエネルギー反応「核融合」。あの無限に近いエネルギーを地球上で取り出せたら...。

人類は核融合の夢を追い続けている。しかし問題が山積みだ。大きな問題は2つ。

1つは、あの熱い太陽を入れる「容器」がない。もう1つは核融合の際出てくる危険な放射線「中性子」をどうするかである。

ところが今回、中国の核融合実験炉EASTが「容器」の実験に成功した。太陽をつかまえた時間はわずか3秒、しかしこの3秒は無限の可能性を秘めている。

今回はそんな核融合とは何か?どうやって太陽をつかまえたか?について学ぶ。

 

中国が核融合放電に成功 超伝導では世界初


中国科学院プラズマ物理研究所は、核融合実験装置EASTが、超伝導コイルを使った放電実験に成功したと28日に発表した。新しいエネルギー源の開発を目指し、日米欧中などが協力する「国際熱核融合実験炉ITER」と同じ方式の炉で、超伝導コイルでの実験成功は世界初。ITER実現に向けて貴重な研究成果を提供しそうだ。国際原子力機関が10月に中国・成都で開く、「IAEA核融合エネルギー会議」で発表する。

同研究所のホームページなどによると、実験では重水素と三重水素を核融合させ、約1億度の高温プラズマを約3秒保つことができた。炉はトカマク型と呼ばれ、世界の核融合研究の主流。トカマク炉で一部に超伝導コイルを使った実験はあるが、全体に採用したのは今回が初めて。

コイルは、高温のプラズマを閉じこめる磁場をつくったり、プラズマに大電流を流したりするのに使う。核融合を実用化するには長時間連続して大電流を流す必要があるが、コイルの線材に通常の銅などを使うと焼き切れる危険があり、超伝導技術は欠かせない。韓国が超伝導炉を建設中のほか、日本原子力研究開発機構の核融合臨界プラズマ試験装置JT60でも、銅から超伝導材に改造する計画がある。

8月にEASTを見学した原子力機構の牛草健吉グループリーダーは「昨年末から実験準備を進めてきたが、これほどの成果は驚きだ。中国の意気込みの高さを示している。総延長10キロ以上ある配管を一つひとつチェックして実験に臨んだと聞いており、進め方もきちんとしている」と話す。(asahi.com 2006年09月30日)
 

知っておきたい基本事項



核融合とは?

軽い原子核同士が合体する反応を核融合という。

地上で最も核融合反応を起こしやすいのは、水素の一種である重水素と三重水素(トリチウム)の反応である(図1(A))。これらが核融合反応を起こすと、反応後の質量は反応前よりもわずかに軽くなる(図1(B))。




このとき、軽くなった分の質量は、アインシュタインの相対性理論”質量とエネルギーの等価性”によってエネルギーに変化する。重水素と三重水素の混合燃料1gを核融合反応させると、石油8トン分に相当する莫大なエネルギーが発生する。


超電導とは?

超伝導 (ちょうでんどう、 Superconductivity) は、超低温環境下で金属に生じる現象で、電気抵抗がゼロになることからこのように呼ばれる。

超伝導現象が生じる物質のことを超伝導体 (Superconductor) といい、超伝導状態で流れる電流のことを超伝導電流という。 超伝導状態では、ゼロ抵抗以外にも超伝導体内部から磁場が排除される


プラズマとは?

プラズマ(plasma)は電離した「気体」である。 

つまり、通常の気体を構成する中性分子が電離し、正の電荷をもつイオンと負の電荷をもつ電子とに別れて自由に飛び回っている、電気的にほぼ中性な物質である。 

 

ちょっと難しい発展事項



太陽を入れる容器とは何か?

磁気閉じこめ方式(トカマク型)

核融合の技術的困難は、1億度程度の高温でなければ十分な反応が起こらず、そのような高温状態では物質はプラズマ状態となる点にある。

1億度のプラズマを通常の容器に安定して収納することができない。そもそもそんな高温に耐えられる融合炉の材料が無い点等にある。

そのため磁力線を利用してプラズマを保持する磁気閉じ込め方式などが開発された。

現在最も研究が進んでいるのは、磁気閉じ込め方式の一種であるトカマク型であり、現在計画中のITER(国際熱核融合実験炉)もこの方式を用いている。

しかし、このトカマク型にも弱点がある。核融合のさい電気的に中性の性質を持つ中性子が飛散し、炉を傷つけるために、炉の耐久力が問題となる。


核融合放電とは何か?

核融合反応をするために物質を高温状態のプラズマにして、これを磁気の力で保持すること。


核融合実験装置EASTとは?

中国は1994年に最初の超電導トカマク実験装置「HT7」を完成、ロシア、フランス、日本に続く世界4番目の同実験装置保有国となった。その後、1億5600万元(約21億1700万円)の予算をつけて、2003年からトカマク型実験装置「EAST」の建設を始めていた。この実験装置は今年2月までに完成。その後は、超電導状態を作り出す温度低下実験や通電実験を繰り返してきた。


国際熱核融合炉ITERとは?

ITER(イーター)とは国際熱核融合実験炉(International Thermonuclear Experimental Reactor=ITER)の略であり,核融合エネルギーの実用化を目指して,国際協力(日本,EU,ロシアの3極)により,人材と資金を出し合って共同計画が進められている核融合の実験炉のことをいいます。

核融合の実験は,将来の発電の実用化を目標としており,実際の発電は今世紀中頃を目標にしています。


 

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NTT 世界最速記録! 光ファイバー通信の最新技術と速度 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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現在の根幹光ネットワークでは、1Tbps(テラビット)の速度で実用化されている。しかし、通信量は毎年2倍のペースで増大しており、さらなる大容量化が求められている。

そんな中、NTTが14Tbps(テラビット)の世界記録を達成した。すばらしいことだと思う。しかし、テラビットといってもどんなにすごいのかピンと来ない。

光技術の最先端ではいったいどんな研究がなされているのだろう?

今日は光ファイバー通信(FTTH)の基本的なしくみと、その速度について学ぶ。


光通信:世界最速の伝送に成功 NTT


NTTは29日、1本の光ファイバーで毎秒14テラビット(テラは1兆)のデータを160キロの長距離伝送する実験に成功したと発表した。2時間のハイビジョン映像140本分のデータを1秒間で伝送できる性能で、これまでの世界記録を40%上回った。フランスで開催中のヨーロッパ光通信国際会議で報告した。

現在の基幹光ネットワークでは、毎秒約1テラビットの容量が実用化されているが、ブロードバンド通信の普及などによって通信量は毎年2倍のペースで増大しており、さらなる大容量化が求められている。

同社未来ねっと研究所の宮本裕・主幹研究員らは、伝送データを増幅する新型の中継器を開発。1本の光ファイバーで、140チャンネルの信号を同時に送ることに成功した。宮本研究員は「7、8年後には毎秒10テラビットの超大容量光ネットワークが実用化できるだろう」と話した。(毎日新聞 2006年9月29日)

覚えておきたい基本事項
光ファイバーの原理とは?
全反射:光が水やガラスなどの中を通って空気中に向かって進むとき、入射光が境界面を通過せず、すべて反射する事がある。これを全反射という。

allreflection全反射は入射角がある一定の角度以上の場合に起こる。
光ファイバーの中ではこの原理で、光はどこまでも進む。




光ファイバー通信(FTTH)とは?
光ファイバーによる通信では、まず映像や音声などの情報が電気信号でとらえられデジタル化される。次にデジタル信号を光に変える。その光は普通の光が使われるのではなく波長の整った増幅された光である、レーザーが使われている。

その光は光ファイバーの中を通っていくが、距離が長ければ弱くなるので途中で光増幅器によって光をそのまま強くする。

そして目的地に到着した光はフォトダイオードで電気信号に変えられ、映像や音声にもどる。

光ファイバー通信の原理 

通信速度をあらわす単位は?


ビット(bit)
ビット(bit)は、ほとんどのデジタルコンピュータが扱うデータの最小単位。英語の binary digit (2進数字)の略であり、2進数の1けたのこと。
1ビットを用いて2通りの状態を表現できる(二元符号)。これらの2状態は一般に“0”,“1”と表記される。
bps
ビット毎秒(ビットまいびょう、英:bit per second、bps)は、データ転送効率の単位である。1秒間にデータ転送路上の仮想のまたは物理的な地点を通過した(すなわち転送された)ビットの個数と定義される。光ファイバー通信は現在約1Tbps(テラビット)の容量が実用化されているが、「T」などの接頭辞をつけて通信速度をあらわす。

参考:国際単位系 (SI) における接頭辞
1015 ペタ(peta) P  千兆 1 000 000 000 000 000
1012 テラ(tera) T  一兆 1 000 000 000 000
109 ギガ(giga) G   十億 1 000 000 000
106 メガ(mega) M  百万 1 000 000
103 キロ(kilo) k    千 1 000 

通信速度の比較(→CD1枚分の伝送時間)
アナログ(通常電話回線) 56Kbps→約28時間
ISDN    64Kbps→約24時間
ADSL  1.5M(1500K)bps→約1時間
ADSL    8M(8000K)bps→約11分
ADSL   12M(12000K)bps→約7分
FTTH  100M(100000K)bps→約1分

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宇宙で一番多い元素は?身近で不思議な「H」とは何か? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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 宇宙で一番多い元素は何?燃料電池の燃料は何?

 正解は「水素」です。

 水素は宇宙で最も豊富にある元素です。質量では宇宙全体の 55% を占め、総量数では全原子の 90% 以上を占めていると言われてます。

 これだけの量を占めながら、私たちのまわりに気体としての「水素H2」はわずか(1ppm以下)しかありません。一方化合物としては「水H2O」として多量に存在します。

 今日は身近な物質ですが、ちょっと不思議な「水素」について学びます。


水素とは?(覚えておきたい水素の性質)


水素(すいそ、Hydrogen)は、原子番号1の元素。元素記号はH。 非金属元素の1つ。元素の中で最も軽く、また宇宙で最も数が多い。地球上では水や有機化合物の構成要素として存在する。

 

一般に「水素」という場合は、水素の単体である水素分子(水素ガス)を示すことも多い。水素分子は常温では無色無臭の気体で、軽く、非常に燃えやすいといった特徴を持つ。

自然界で水素分子の形態で存在するのは天然ガスの中にわずかにある程度である。

元素記号H。原子番号1。原子量1.007。融点-259.2°C。沸点-252.8°C。密度0.089g/l(0°C、1気圧)。周期表(→ 周期律)1族に属する。

発見したのは?

1766年、イギリスの化学者キャベンディシュが鉄、亜鉛、スズなどの金属に酸を作用させると可燃性の気体が発生することをみいだし、「可燃性空気」と名づけた。

ちょっと不思議な水素の性質


 水素の種類
 水素には、水素(軽水素)1H 、重水素 2H (略号D) 、三重水素 3H (略号T)の3つの同位体が知られている。このうち、最も軽い 1H は、1つの陽子と1つの電子のみによって構成されており、原子の中で唯一中性子を持たない。 

 

 同位体は現在七重水素まで確認されている。 七重水素は重陽子を光速の3割まで加速してヘリウム8に衝突させて得られている。 寿命は極めて短く、10ゼプト秒ほどしかない。

 水素の陰イオン
 普通水素は水中で陽イオン「H+」として存在する。酸性を示す物質であるが次の場合陰イオンになる。

 アルカリ金属(Li Naなど)、アルカリ土類金属(Mg Kaなど)あるいは13族・14族元素で金属性を示す元素の水素化物が電離する場合は、ヒドリド (hydride, H−) としてイオン化する。ヒドリドはK殻が閉殻した電子配置を持つ為に、一定の大きさを持ったイオンとして振舞う点でヒドロン(プロトン)とは異なる。実際、ヒドリドはフッ素アニオンよりもサイズが大きいように振舞う。

 水素の金属化
 水素は非常に高い圧力下において金属化すると考えられている。しかしながら、2006年現在、数百 GPa (100 GPa = 100万気圧)のオーダーで圧力を加える実験が行われているが、固体の金属水素の観測はされていない。

 一方、1996年にLawrence Livermore National Laboratory のグループが、140GPa、数千℃という状態で100万分の1秒以下という寿命であるが、液体の金属水素を観測したと報告している。

 水素は最も軽い元素なので金属化するような状況では、室温超伝導になっているのではないかという予想もあるが、金属化そのものが達成されていないために、その真偽は未だ不明である。

 この可能性の傍証として周期表で水素のすぐ下のリチウムは、30 GPa 以上という超高圧下で、超伝導を示すことが分かっている。 超伝導への転移温度は圧力 48 GPa で 20 K 程度であるが、この数字は単体元素のものとしては高い方であり、いくつかの例外を除けば一般に軽いほど転移温度は高くなるため、リチウムより軽い水素は、より高い温度で転移する可能性が十分あり得る。

 木星深部は非常に高い圧力になっており、液体金属水素が観測された条件と似ている。木星を構成する最も主要な元素の一つである水素は、この状況下では金属化している可能性があり、木星の磁場との関わりも指摘されている。

 水素吸収金属
 水素分子は極めて小さいため、原子あるいは分子の状態で金属の格子内にも容易に侵入する。このため、鉄などを水素に長期間触れさせておくと、水素脆化と呼ばれる現象が起こり材料の強度が劣化する。

一方、パラジウムや白金、ニッケル、あるいは水素吸蔵合金と呼ばれる合金類は安定に多量の水素を吸蔵する性質があり、可燃性で扱いにくい水素を保存する方法として期待されている。

 活性水素
 わゆるアルカリイオン水の生成機の宣伝トークとしてあるメーカーが使い始めたのがメディアに現れた最初のようである。

提唱者によれば、活性水素とは分子状態でなく単原子で存在する水素のことであり、悪の根源の活性酸素を還元して消滅してくれるという

しかしそのような状態の水素が何故ある条件下の水に安定して存在するのかなどについて一切説明はなく、活性酸素自体が未だに医学で治療法に用いられる段階の概念ではない。病を癒す科学的臨床的な根拠は現在のところないといえるため、いわゆる疑似科学商品の一つと考えるものが多い。  
 

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「腹時計」見つけた!脳内のメカニズム解明  このエントリーをはてなブックマークに追加  

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私たちは毎日時間で動いています。そのため時計をいつも気にして動くように訓練されています。時計がない毎日はちょっと考えられませんね。
 
しかし、時計がなくても、私たちの体の中には時間がわかるしくみがそなわっているのだそうです。これを体内時計といいます。そしてこのたび体内時計の2つ目が発見されたのです。いったいどういうことでしょう?
 
ひとつ目は光によって時間を知る「光時計(主時計)」。朝の明るい日の光で目を覚ますしくみです。
 
もうひとつは今回確認された、食欲によって時間を知る「腹時計」です。おなかのすき具合で時間がわかる「腹時計」は誰でも使ったことがあるでしょう。今回その脳内のメカニズムがわかりました。
 
今日は体内時計と脳のしくみについて学びます。
  
 
腹時計 脳内のメカニズム解明 日米がマウス実験で

おなかのすき方でだいたいの時刻が予想できる「腹時計」のメカニズムを、米テキサス大の柳沢正史教授(分子遺伝学)と東京医科歯科大の三枝理博助手(神経科学)らがマウスを使った実験で明らかにした。脳内の時計遺伝子が餌の時間を記憶し、餌を食べるよう指令を出す体内時計。腹時計と食欲の関係を解明すれば、肥満予防策を編み出す一歩になるという。米科学アカデミー紀要オンライン版で31日に発表された。

マウスは夜行性で、夜に動き回って餌を食べるが、昼にだけ餌を与えると昼夜逆転する。柳沢教授らはこの時のマウスの脳を分析した結果、食欲に関係するとされる脳の背内側核(はいないそくかく)で、時計遺伝子が餌の時間に合わせて24時間周期で動いていることを突き止めた。

時計遺伝子は、多くの生物が持っており、一定周期で活性化して睡眠や血圧などのリズムの基になっている。特に光に連動し脳の視交叉上核(しこうさじょうかく)にある「主時計」が主な役割を果たすが、昼夜逆転したマウスではこの情報は無視されていた。

肥満の人は1日のカロリーの半分以上を夜間に食べる「夜型」が、正常人の40倍多いとの報告がある。柳沢教授は「腹時計と主時計のせめぎ合いから解明してゆけば、肥満の予防策につながるだろう」と話している。(山田大輔 毎日新聞 2006年8月1日)


体内時計とは?

もともと体内に組み込まれた生きていくための時間割のようなもので、睡眠・食事・運動などの生活リズムをコントロールしている。人間が本来持っている1日の単位は25時間だが、朝起きて太陽の光を感じることで体内時計をリセットして1時間早め、1日24時間の周期に合わせている。この体内時計が狂った典型的な例が、時差ボケである。

生物時計(体内時計)の親時計は視床下部にあることがわかっている。親時計は体のほかの部分に化学的な手段で同期信号をおくりだしているらしい。こうした脳細胞の集合体は、視交叉上核(しこうさじょうかく)とよばれている。


腹時計

腹時計(はらどけい)は、間脳に存在する視床下部背内側核により、食事の周期に合わせ時計遺伝子が働き周期的に食欲がおこされる現象

以前より、お腹のすき具合で大体の現在の時刻を予想できることの時計への喩え或いは超能力的なものとして知られていたが、2006年、テキサス大学の柳沢正史らが実際にマウスに存在することを発見、同年7月31日にアメリカ科学アカデミー紀要に掲載した。

これは人間にも当てはまると考えられている。メタボリックシンドローム治療法開発へ向け、現在も研究が進められている。


時計遺伝子

睡眠など約1日周期の生活や行動のリズム(概日リズム)にかかわる体内の遺伝子。時計遺伝子はショウジョウバエやマウスなどでは見つかっていたが、1997年(平成9)10月、東京大医科学研究所ヒトゲノムセンターと神戸大医学部のグループが、初めてヒトで発見した。ピリオド(周期)と名付けられた時計遺伝子は17番染色体上に乗っている。ネズミではこの遺伝子の一部に変異があると概日リズムが長くなったり短くなったりするなど、その機能が盛んに研究されている。


体内時計に関わる脳のしくみ

脳全体図

背内側核(はいないそくかく)とは何か?

間脳視床下部にある。食欲の周期に合わせて時計遺伝子をはたらかせる。


視交叉上核(しこうさじょうかく)とは何か? 

間脳視床下部にある。太陽光の周期に合わせて時計遺伝子をはたらかせる。

 

 

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いくつ知っていますか?巷で話題の○○細胞とは何?  このエントリーをはてなブックマークに追加  

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私が学生時代、学んだのは「ライフサイエンス」でした。「ライフサイエンス」とは生物に関連した学問の総称です。

その範囲は生物学、生化学、生物物理学、農学、医学、生命工学などを含みかなり幅が広い。

その中で細胞や、タンパク質、DNA、酵素などを学びました。

さて、生物といえば「細胞」です。すべての生物は細胞が集まってできていて、細胞にはその生物を造る設計図「DNA」があります。

そして近年、すべての生物のゲノムを調べることができるようになりました。なかでも人のゲノムがすべて解読されたことで、病気の治療や再生医療など様々な可能性がでてきました。

今日は細胞について、インターネットで検索してみました。その中の細胞で一番多いものから10個調べます。今話題の細胞とはどんな細胞なのかあててみて下さい。いくついえますか?

さて正解です。何とガン治療のための細胞が上位をしめました。

第1位免疫細胞 第2位NK細胞 第3位ES細胞 第4位幹細胞 第5位T細胞・B細胞 第6位樹状細胞 第7位造血幹細胞 第8位原核細胞・真核細胞 第9位脳・神経細胞 第10位体細胞・生殖細胞


1.免疫細胞とは何か?

インターネットで最も注目されている細胞は免疫細胞です。こらはガン細胞を抑えるはたらきをもった免疫細胞を自分の体の外で大量に培養して、からだにもどすことで、ガンを治療しようとする、免疫療法でひんぱんに出てくる細胞です。

体の中に侵入した細菌やウイルス、タンパク質などを補食して分解しようとする。細胞群のこと。一般的に白血球と同義のようです。

2.NK細胞とは何か?

NK細胞とは白血球(リンパ球)の1つ。Natural Killer 細胞の略語。文字通り生まれついての殺し屋。殺傷力が高く、常に体内をパトロールし、ガン細胞やウイルス感染細胞を見つけると、単独で直接殺す。白血球全体の15%〜20%位の割合。

3.ES細胞とは何か?

胚性幹細胞のこと。普通の細胞は他の細胞に変わることはない。例えば皮膚の細胞は皮膚の細胞になるだけであるが、幹細胞はいろんな種類の細胞に変わることができる。例えば、受精卵は最初はたった一個の細胞だけれど、分裂増殖していくと、身体の各部分向けに機能が分かれたさまざまな種類の細胞になっていく。

受精卵が分裂したものを胚というが、この胚から取り出した幹細胞をES細胞という。

4.幹細胞とは何か?

幹細胞の定義は、一個の細胞が分裂の結果2種類以上の細胞系統に分化 (differentiation) 可能であると同時に幹細胞自体にも分裂可能(self renewal: 自己複製)な細胞。結果として幹細胞が絶える事なく生体内の状況に応じて分化、自己複製を調整し必要な細胞を供給している。

5.T細胞・B細胞とは何か?

T細胞・B細胞ともに白血球(リンパ球)のなかま。T細胞は主に感染した細胞を見つけて排除する。B細胞は主に抗原を提示したり抗体を作ったりする。

6.樹状細胞とは何か?

特有な細胞突起を有する、白血球(単球)のなかま。マクロファージ(単球)がT細胞に信号を送るとき、自然免疫系と獲得免疫系をリンクする重要な役目を担い、高い抗原提示能(抗原をT細胞が認識できるよう部分的に加工、T細胞内に情報を伝達する)を発揮する。

7.造血幹細胞とは何か?

造血幹細胞(ぞうけつかんさいぼう)とは、ヒト成体では主に骨髄に存在し、白血球(好中球、好酸球、好塩基球、リンパ球)、赤血球、血小板で構成される全ての血球系細胞に分化可能な幹細胞である。

8.原核細胞・真核細胞

細胞には、原核細胞と真核細胞という2つの型があり、これにもとづいて生物界は2つの種類に大別されることになる。

原核細胞のDNAは単一の分子で、細胞質と直接ふれあっているが、真核細胞のDNAは、これよりはるかに大きく、形状も多様で、核膜で細胞質と隔離された細胞核の中にある。真核細胞では、核膜以外にも細胞質の内部に膜でさらにしきられた部分をもつものが多いが、原核細胞には内部の膜構造はまったくみられない。

9.脳・神経細胞とは何か?

動物の神経系をつくっている細胞。神経伝達の基本単位という意味でニューロンともよばれる。発達したニューロンでは、核やミトコンドリアをもち中心にある細胞体(神経細胞体)のほかに、木の枝のようにのびた樹状突起とよばれる何本もの短い突起と、軸索(神経突起)とよばれる長い突起をもっている。ニューロンとニューロンの接合部はシナプスとよばれる狭い隙間(すきま)で、ここを通じて情報伝達がおこなわれる。狭義には、ニューロンの細胞体だけを神経細胞とよぶこともある。

10.体細胞・生殖細胞

体細胞(たいさいぼう)は、多細胞生物を構成する細胞のうち生殖細胞以外の細胞を言う。基本的に死ぬ運命にある。ある目的に特化してしまいそれ以外の細胞にならない分化した細胞と、何種類かの異なった機能を持つ細胞に分化する能力を持った細胞がある。後者は幹細胞とよばれその種類や多能性によってさまざまなものがある。

生殖細胞(せいしょくさいぼう)とは生殖において遺伝情報を次世代へ伝える役割をもつ細胞である。生殖細胞は地球上にはじめて生まれた生物から連綿と受け継がれている。例えば、有性生殖のための卵子、卵細胞、精子、精細胞、無性生殖のための胞子、またそれらの元となる細胞が生殖細胞である。

免疫細胞(白血球)のはたらき

 

 

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ヤンバルクイナ推定生息数 717羽 世界のクイナも絶滅危惧 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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世界のクイナ類が絶滅の危機にある。日本の天然記念物ヤンバルクイナもその1つ。その理由が人間が飼っていたネコや人間がハブ退治に放したマングースが原因だという。

今日は絶滅の危機にあるヤンバルクイナについて調べます。


ヤンバルクイナ:生息数717羽まで激減 絶滅を危惧

沖縄本島北部「やんばる」地域に生息する飛べない鳥、ヤンバルクイナの推定生息数が717羽まで激減していることが、山階(やましな)鳥類研究所(千葉県我孫子市)が昨年10月に実施した調査で分かった。15日から盛岡市で開かれる日本鳥学会で報告する。全体数の調査は1220羽と推定された01年以来4年ぶりで、絶滅の縁に追い込まれている状況が浮かび上がった。

同研究所によると、調査は沖縄県国頭(くにがみ)村を中心に、同県東村や大宜味(おおぎみ)村の一部を含めたやんばる地域で昨年10月に実施した。生息域を約250平方キロメートルと推定し、1キロ四方ごとに録音したヤンバルクイナの鳴き声を流して、鳴き声を返してきた数を元に算定した。

ヤンバルクイナの生息数は85年に1500〜2100羽と推定されていたが、生息域はやんばる北部に次第に狭められ、減少している。道路で車にはねられたり、ハブ退治のために人工的に移入したマングースや野生化したネコなどに捕食されているのが原因とみられている。

調査を担当した尾崎清明標識研究室長は「1000羽を切っているのは推測していたが、ここまでとは思わず驚いた。致命的とも言える数字で、日本固有では最も数が少ない鳥の一種ではないか。手遅れになる前に人工繁殖や天敵の駆除などに早く取り組むべきだ」と話している。【船木敬太】

▽ヤンバルクイナ 1981年に沖縄本島北部で発見されたクイナ科の沖縄固有の鳥。全長約30センチで羽が退化して飛べず、夜間は樹上で眠る。主食は昆虫や甲殻類、両生類などの小動物。環境省のレッドデータブックでは近い将来における絶滅の危険性が高い「絶滅危惧(きぐ)IB類」に指定されている。(毎日新聞 2006年9月9日)

 


ヤンバルクイナとは?

標準和名:ヤンバルクイナ
沖縄方言:ヤマドゥイ
学名:Gallirallus(Rallus) okinawae
学名については、属名をGallirallus(ニュージーランドクイナ属)とする説と Rallus(クイナ属)とする説とがあります。
英語名:Okinawa rail
(写真をクリックすると拡大表示されます)

分類:鳥綱ツル目クイナ科
大きさ:雄で全長35cmほど。雄の方がやや大型です。
分布:
全世界で、日本の沖縄本島北部の国頭[くにがみ]村を中心とした地域にしか分布しません。この地域が山原[やんばる]と呼ばれているため、ヤンバルクイナと名付けられました。日本固有種です。
生息環境:
平地から山地までの常緑広葉樹の原生林や、リュウキュウマツとの混交林に生息します。沢に下りて採食することも多くあります。
体色:
額から尾にかけての体の上面は濃い褐色で、顔から喉は黒いです。眼の下から後方へ向かって白線があります。頚から尾の付け根にかけて、体の下面に白黒の横縞模様が入っています。嘴と脚は共に太く、赤くてたいへん目立ちます。  雌雄ともに体色は同じで、夏羽・冬羽も差がありません。幼鳥は全体的に体色が淡く、嘴と脚の赤みも薄くて目立ちません。
鳴き声:
「こっこっこっ」・「きゅっきゅっきゅっ」・「くるる」などと鳴きます。
生態:
 脚が太くて丈夫で、走ることが得意です。主に地上で生活します。翼は短くて飛ぶのは不得意ですが、全く飛べない訳ではなく、夜眠る時には樹上に上がることが観察されています。ニワトリ程度には飛べると考えられています。  日中、林の中や沢で地上の昆虫やその他の小動物を食べていると推測されています。  巣の様子や雛の育て方、つがいの作り方、どのくらいの行動範囲を持つかなど、わかっていないことが多く、これからの研究が待たれています。  


ヤンバルクイナはなぜ減少するの?

沖縄本島北部山原で1981年に公式に発見されたヤンバルクイナ。地元の人は、昔から知っていたためにまさか新種だと思わなかったそうです。

そのヤンバルクイナも現在、717羽に激減しています。その理由はハブ退治のために人工的に移入したマングースや野生化したネコなどに捕食されているのだと考えられています。


ヤンバルクイナ以外のクイナも?

クイナの仲間は敵のいない安全な島で生きている。敵がいないがため飛翔力をなくしたと考えられている。そのために島に動きのすばやい外敵が入ってくると絶滅に至るケースが多い。

 
グアムクイナ                 ロードハウクイナ     

グアムクイナ

グアム島に住むグアムクイナは移入種のヘビにより、2200羽以上が5年間に20羽まで激減した。 

ロードハウクイナ

オーストラリアに住むロードハウクイナはイヌやネコ家畜などにより一時は30羽まで減少した。現在保護により300羽まで回復している。


絶滅危惧種とは?

絶滅危惧種 (ぜつめつきぐしゅ) とは、乱獲、密漁(密猟)、環境破壊、生態系の破壊、異常気象など、さまざまな理由によって絶滅のおそれが高い野生生物の種(しゅ)のことをいう。

国際自然保護連合(IUCN)のレッドリスト・レッドデータブックや、これに準拠した環境省のレッドリスト・レッドデータブックによって指定されている。

 

絵と写真で見るバードウォッチング  →鳥図鑑 日本野鳥の会
綺麗!DVDで見るバードウォッチング →野鳥歳時記・春夏秋冬〜野鳥たちの素顔〜
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東洋のガラパゴスでカタツムリの「新種」発見!適応放散とは何か? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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東洋のガラパゴス諸島

ガラパゴス諸島では、いくつかの動物や植物のグループで、ひとつの種から爆発的な多様化が起き、さまざまな形や生活様式をもつ種類へと進化が起きています。このような多様化は適応放散と呼ばれ、ダーウィンが進化論を語るのに用いられました。

たとえばガラパゴス諸島のダーウィンフィンチやガラパゴスゾウガメ、イグアナなどの生物は、生活場所によって姿や性質を変えているのが観察できます。こうした研究は海洋島や湖の生態系が、進化の自然の実験室であることをよく物語っています。

実は日本にも適応放散が観察できるところがあります。その一つが小笠原です。小笠原の多様で特徴ある生物たちを見ると、東洋のガラパゴスと呼ばれている理由がわかります。(他に沖縄や奄美諸島などもこう呼ばれる)

その小笠原で多様な進化を遂げた生物にカタツムリのなかまがいます。小笠原のカタツムリは、確認された計95種のうち88種が固有種なんだそうです。

小笠原では最近新種のものが5種類発見されました。しかしその新種は絶滅種で、その大きさは1ミリの小型種が4種、2センチの中型種が1種だったそうです。

たかがカタツムリということなかれ、カタツムリの進化を通して我々人間もどこから来てどこへ向かっていくのかのヒントが隠されていることが多いのです。

今日は小笠原のカタツムリについて調べます。(参考HP進化の小宇宙: 小笠原諸島のカタマイマイ)


カタツムリ、「新種」5種見つかる 小笠原

固有の豊かな自然が失われつつある東京都の小笠原諸島で、新種とみられるカタツムリ5種の貝殻が見つかった。約800年前の地層で出土し、すでに絶滅したものらしい。発見場所は都の河川工事現場で、土砂に交じる大量の貝殻に気付いた島民の機転で、間一髪で埋め戻されずに済んだ。

父島を流れる八ツ瀬川で6月、工事で掘り起こされた河原の土砂を東北大の千葉聡・助教授(進化生態学)が調べ、計25種を確認した。うち新種とみられるのは大きさ2センチ前後の中型種と、1ミリほどの小型種4種。千葉さんは新種を報告する論文の準備を急いでいる。

小笠原のカタツムリは、確認された計95種のうち88種が固有種で、独自性の高い自然を象徴している。今回確認された25種のうち、父島に現存するのは7種だけ。800年前は無人島だったため、「小笠原本来の豊かさが人為的影響で失われた可能性が高い」と千葉さんは話す。

新種が見つかった土砂は、5月中に埋め戻す予定だった。だが島民からの連絡で、地元NPOの小笠原自然文化研究所が都にかけ合い、土砂の一部を残してもらった。

文部科学省によると、工事中に見つかった文化財は、文化財保護法に基づいて調査などの手段がとられるが、化石などの場合は法的に保護されない。同研究所の佐々木哲朗研究員は「今回は都の協力もあり、貴重な郷土資料を残せた。今後、同様の工事の際には、きちんと調査できる体制をつくって欲しい」と話している。 (2006年08月18日)

  今回発見されたタイプ?


小笠原のカタツムリとは?

カタツムリのなかまを陸産貝類というが、陸産貝類は日本全体で700種ほど知られています。小笠原群島からは約100種の陸産貝類が記録されています。

小笠原の陸産貝類は、外来種を除くとその90%以上が固有種です。さらに小笠原の固有属と考えられるものが少なくとも7属あります。(オガサワラヤマキサゴ属、オガサワラキセルガイモドキ属、キバオカチグサガイ属、テンスジオカモノアラガイ属、エンザガイ属、エンザガイモドキ属、カタマイマイ属)   

オガサワラヤマキサゴ属  テンスジオカモノアラガイ属
 

オガサワラヤマキサゴ属    エンザガイ属
  


多様性の見られるカタツムリは?


オガサワラヤマキサゴ属、エンザガイ属、カタマイマイ属は、島で著しい進化と多様化を遂げ、多数の種に分化しています。その貴重さと重要性から、小笠原の固有陸貝はすべて国の天然記念物に指定されています。

カタツムリ王国とも言うべき小笠原にあって、固有陸産貝類を代表する存在が、カタマイマイ属です。著しく硬い殻をもつことからこの名があります。

カタマイマイ属は同じ地域に住む種間では、食べる餌や餌を食べる場所、休眠する場所が種ごとに異なっています。これらは地表で落葉を食べる地上性、木の上でもっぱら葉を食べる樹上性、木の上だけでなく地面にも降りる半樹上性という生活様式に大きく区別されます。

また地上性の種が2種共存する場合、一方は常に落葉層の下部に潜って休眠する(底生)のに対し、一方は、落葉層の表面近くで休眠します(表生)(Chiba, 1999a)。

樹上性カタマイマイ     地表性カタマイマイ  
 


多様化の見られるガラパゴスの動物たち

ガラパゴス諸島で見られる個性的な動物。多くの動物に多様化(適応放散)が見られます。

イグアナ            フィンチ
 

ゾウガメ            アザラシ  
 

 

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細胞の突然死!アポトーシスを起こす自殺酵素、自殺遺伝子とは何? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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生物を学んでいく上で、不思議な現象はたくさんある。例えば生物の「変態」である。

イモムシが蝶になったり、オタマジャクシがカエルになったり、ウナギの仔魚がシラスウナギからウナギになる変化はかなり劇的である。

生物は今まであった自分の姿を、どのようにして変えることができるのだろう?今回その「変態」の謎が1つ解けた。
 
生物には細胞を、計画的に死なせる遺伝子や酵素(カスパーゼ)があり、これが関係しているという。これを自殺遺伝子、自殺酵素と呼ぶ。
 
「自殺」というと言葉は悪いが、生物が成長するときには必要不可欠な仕組みである。またガン細胞に応用できれば、癌を消滅させることもできる。
 
今日は生物の変態と、アポトーシス、自殺遺伝子、自殺酵素について調べてみる。
 
 
細胞の運命 ショウジョウバエで仕組み解明 東大チーム

計画的に細胞を死なせる遺伝子(カスパーゼ)を活性化させたり、その程度を調節する仕組みを、東京大のチームがショウジョウバエの実験で明らかにした。カスパーゼの活性化の程度によって、分化、増殖など細胞の幅広い生理機能が制御されていることも分かった。ほ乳類にも同様の仕組みがあり、ハンチントン病など神経変性疾患の解明につながると期待される。米科学誌「セル」電子版で4日発表した。

遺伝的にあらかじめ計画された細胞死は、オタマジャクシがカエルになるときに尾がなくなるなど、生物の形態変化などで重要な役割を果たす。

倉永英里奈講師、三浦正幸教授らはまず、カスパーゼの働きを促進する役割の酵素を突き止めた。ハエの複眼に成長する部分で、この酵素を段階的に増やすと、カスパーゼの活性が高まって死滅する細胞が増えた。外感覚器の剛毛になる細胞集団で酵素を減らすと、カスパーゼの活性が弱まり、剛毛の数が増えた。これらの結果から、カスパーゼの活性化の度合いが、細胞の運命を左右している、と結論付けた。

三浦教授は「神経変性疾患の原因となる神経細胞の変形などにカスパーゼがかかわっているという報告もある。今回の成果はそうした疾患の解明にも役立つのではないか」と話している。(須田桃子 毎日新聞 2006年8月4日)

 

生物の変態とは?

動物の生活史における、いちじるしい形態の変化をさす動物学の用語。

変態には完全変態と不完全変態、不変態がある。

完全変態とは昆虫の変態様式のうち、卵→幼虫→蛹→成虫と変化するもの。不変態、不完全変態に対する用語である。ヘビトンボやクサカゲロウ、シリアゲムシ、トビケラ、チョウやガ、カやハエ、甲虫類、ハチやアリなどの高等な種類にみられる。

不完全変態とは昆虫類においては、幼虫が脱皮をくりかえして成虫となるが、蛹の時期をへない変態の様式を不完全変態という。また、半変態ともいう。不完全変態は、バッタやトンボ、カゲロウ、シロアリ、セミなど原始的な昆虫類にみられる。

不変態とはシミやトビムシなど無翅(むしょう)類の昆虫にみられる変態様式で、幼虫は外部生殖器以外はほとんど変化せずに脱皮をくりかえして成長し、成虫となる。またこの仲間は、成虫になっても脱皮をおこなう。


アポトーシスとは何か?

体をより良い状態に保つために積極的に引き起こされる、管理・調節された細胞の自殺のことをアポトーシスという。

アポートシスは細胞が癌化しそうなときや動物の変態の時におきる。

発見! アポトーシス3つの経路

自殺酵素(カスパーゼ)とは?

細胞をアポトーシスさせる酵素のこと。

細胞の中にあるDNA上の遺伝子p53はDNAが傷つくと、特殊なタンパク質をつくる。これがDNA上のAP1遺伝子に働きかけて細胞をアポトーシス(自殺させる)。このためDNA上の遺伝子p53が傷つくと癌になる可能性が高くなる。

このp53のつくるタンパク質が自殺酵素と呼ばれるカスパーゼである。カスパーゼには数種類あり、多少役割が違う。

アポトーシスは、TNFなどのサイトカインやFasリガンドなど(デスリガンドによる)細胞外からのシグナル や 小胞体ストレス(小胞体で異常なタンパク質が生成するなど)によっても、起きることが知られている。


自殺遺伝子とは?

東京大学医科学研究所の中村祐輔教授、荒川博文助手、国立がんセンター研究所生物学部の田矢洋一室長らが、15日発行の米科学誌セルと、10月4日から横浜市で開かれる日本癌学会で発表する。

がんは、発がん物質などで正常な遺伝子に傷が付いて起きる。普通は、細胞分裂を止めたり、遺伝子の傷を修復したり、最悪の場合は細胞を自殺(アポトーシス)に導いたりして細胞ががん化するのが抑えられるが、その指令を出すp53遺伝子に異常が起きると、がんにつながるとみられている

中村教授らは、p53に関連する遺伝子を探すうちAIP1という新しい遺伝子を見つけた。

細胞の中でAIP1遺伝子を機能させなくする実験をすると、細胞の自殺が抑えられた。また、p53がつくるたんぱく質の端の部分に自殺を引き起こすスイッチがあることも分かった。

強い紫外線などで細胞の遺伝子がひどい損傷を受けるとこのスイッチが入り、AIP1遺伝子に働きかけて細胞の自殺を引き こす、という一連の流れが解明された。ネズミに人のがん細胞を移植し、AIP1を使った遺伝子治療の実験をすると、がん細胞の増殖を抑えられることも分かった。

中村教授は「AIP1を利用して抗がん剤を開発すれば、がん細胞を集中的に自殺させることも可能になる」と話している。(平成12年9月15日)
 

ハンチントン病とは?

ハンチントン病(はんちんとんびょう、英Huntington's disease)とは、大脳中心部にある線状体尾状核の神経細胞が変性・脱落することにより進行性の不規則運動(舞踏様運動、chorea (ギリシャ語で踊りの意))、認識力低下、情動障害等の症状が現れる常染色体優性遺伝病

一般にハンチントン舞踏病(Huntington's chorea)として知られている。

 

 

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永年の夢 体細胞の初期化(マウス)に成功!人はあと20年後? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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体細胞から幹細胞をつくるのは難しい。先日、韓国の黄教授による、ねつ造論文で世間に注目されたのがそうであった。それができたのか?一瞬目を疑った。

「なんだマウスからか。」記事を見てそう思った。いや、それでもすごい。人にも応用できる可能性ができたから...。

幹細胞にだけ働く遺伝子を発見したことが、成功のきっかけだった。やはり遺伝子はすごい。さまざまなはたらきをする神の設計図だ。

これからも遺伝子工学からは目が離せない。素晴らしい発見、そして体細胞の初期化に成功したのは京都大学、医学研究所の山中教授ら。

体細胞の初期化とは分化する能力のない、体細胞を分化する能力のある幹細胞に変化させること。

今日は最近よく話題に出る。幹細胞(ES細胞)についてと、今回の素晴らしい成果について調べてみたい。

関連するニュース
万能幹細胞:卵子や胚使わず作成…マウスで成功 京大


万能幹細胞からできた軟骨のような組織

マウスの体細胞を使った万能幹細胞の作り方 卵子や受精卵(胚(はい))を使わず体細胞だけから、さまざまな組織の細胞に分化する能力を持つ万能幹細胞を作り出すことに、京都大再生医科学研究所の山中伸弥教授らがマウスで成功した。将来、ヒトの体細胞で実現すれば、拒絶反応のない臓器移植や再生医療新薬開発など幅広い応用につながる。同じように万能性を持つ胚性幹細胞(ES細胞)は、作成に卵子や胚を使う倫理的な問題があり、代替手段として期待される。米科学誌「セル」電子版で11日発表した。

胚の段階の細胞は将来、皮膚や臓器などに分化する万能性を持っている。いったん分化した細胞を胚の状態に若返らせ、分化能力を呼び戻すことを「初期化」という。

山中教授と高橋和利・特任助手は、ES細胞と体細胞を融合すると体細胞で初期化が起こることから、ES細胞の中で初期化に必要な遺伝子が働いていると考えた。そこで、マウスのES細胞で特異な働きをする24の遺伝子を調べ、初期化に不可欠な四つを突き止めた。マウスの皮膚細胞にこれらを導入すると、ES細胞とよく似た細胞ができ、iPS細胞(誘導多能性幹細胞)と名付けた。

この細胞をマウスの皮下に注入すると、神経、筋肉、軟骨などさまざまな種類の細胞や組織を含むこぶができた。容器内でも心筋、皮膚、肝臓の各細胞に分化し、万能性を持つことが確認された。また、iPS細胞を使ってもクローン動物作成にはつながらないとされた。

一方、四つの遺伝子はヒトにもあり、山中教授らは、ヒトの体細胞でも同様の初期化ができるか調べている。山中教授は「人間でも比較的少ない遺伝子を使って万能細胞が作れるのではないか。ただ、初期化の詳しいメカニズムは不明で、今後の課題だ」と話している。

▽幹細胞 臓器や組織を構成する細胞に分化する能力を持った細胞。胚の初期段階から作り出す胚性幹細胞(ES細胞)は、体のさまざまな細胞や臓器に成長する性質を持つため「万能幹細胞」とも呼ばれる。一方、骨髄や血液、肝臓、皮膚など特定の細胞にだけ分化する幹細胞は、体性幹細胞と呼ばれる。

◇再生医療に新たな突破口

京都大がマウス実験で体細胞だけから万能幹細胞を作成したことは、倫理的課題を抱えていた再生医療研究に、新たな突破口を開く成果といえる。ただ、実際の治療に使うには細胞の安全性確認が不可欠で、実現には相当時間がかかりそうだ。

新たな組織を再生する以外に治療法がない脊髄(せきずい)損傷や臓器不全などの難病では、受精卵やクローン胚(はい)から作成する胚性幹細胞(ES細胞)を使った再生医療が有望視されてきた。新薬などの開発にも役立つ。

だが、受精卵を使うと生命の始まりである胚を壊すという倫理的問題が起きる。クローン胚の場合には、卵子の提供を受けねばならないほか、クローン人間誕生につながりかねない恐れがある。このため、日本での研究は厳格な手続きが必要で停滞気味だった。米国でも倫理的問題から政府はES細胞研究への予算支出を認めていない。しかし、成果が大きいと期待されるため民間資金での研究が進められている。

皮膚細胞だけから万能細胞を作った今回の研究は、受精卵を壊したり、卵子集めをする倫理的な問題を回避できる。

西川伸一・理化学研究所幹細胞研究グループ・ディレクターは「今回の成功は、(初の体細胞クローンの羊)ドリーが生まれて以来の驚きだ。体細胞の初期化は世界中の研究者の夢だった。再生医療の歴史を塗り替える可能性もある」と話す。

一方、この研究が実際の難病患者の治療に結びつくには「少なくとも20年はかかるだろう」(中辻憲夫・京都大再生医科学研究所長)との指摘もある。作られた細胞の安全性確保、安定した増殖法の確立など、乗り越えねばならないハードルが多数残っているからだ。

生命倫理に詳しい位田隆一・京都大大学院法学研究科教授は「マウスの成果がヒトでも同じかどうか、冷静に見極める必要がある。患者の細胞を使う研究や臓器の置き換えなど、倫理的な問題は常に付きまとう。一つ一つ丁寧に判断していくことが必要だ」と話す。(毎日新聞 2006年8月11日)


いろいろな細胞について


体細胞とは?
体の各部をつくっている細胞のこと。神経細胞、肝細胞、筋肉細胞などのような細胞。これらの細胞は分裂してふえるが、いくら分裂しても性質の違う他の細胞には分化しない。(変化しない)

幹細胞とは?
多様な細胞に分化する能力をたもったまま、自己増殖する一群の特別な細胞。

胚性幹細胞とは?
本質的な意味での幹細胞は受精卵である。受精卵は、成体がもつすべての細胞をつくりだすことができるので、全能性(totipotent)をもつとされる。受精卵が細胞分裂をくりかえし、さまざまな機能をもつ体細胞へと分化していくにつれて、全能性はしだいにうしなわれていき、細胞が分化できる範囲も狭められていく。

ES細胞とは?
ヒトの初期胚で、受精卵と同じように、万能性をもつ胚性幹細胞(ES細胞:Embryonic Stem Cell)が確立された。これは、再生医療に必要な臓器を実験室内でつくりだす可能性を開くものとして大きな注目をあびている。

体性幹細胞とは?
成体の体細胞のなかにも、多様な細胞に分化する能力、すなわち多能性(pluripotent)をたもつものがあり、体性幹細胞(Adult Stem Cell)とよばれる。血球をつくる骨髄の造血幹細胞のほか、神経、肺、筋肉、皮膚、肝臓などで、近年多くの幹細胞がみつかっている。

初期化とは?

胚の段階の細胞は将来、皮膚や臓器などに分化する万能性を持っている。いったん分化した細胞を胚の状態に若返らせ、分化能力を呼び戻すことを「初期化」という。

iPS細胞とは?

京都大学の山中教授らが、マウスのES細胞で初期化に不可欠な働きをする24の4つの遺伝子を突き止めた。マウスの皮膚細胞にこれらを導入すると、ES細胞とよく似た細胞ができ、これをiPS細胞(誘導多能性幹細胞)と名付けた。
 

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日本人の長寿解明!手がかりはミトコンドリアDNA? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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先日、認知症やアルツハイマー病に効く食品についてこのブログで紹介しましたが、何だったでしょうか?

え〜もう忘れてしまった?しょうがないなあ、という私もすっかり忘れてしまいました。もしや認知症では?と思いブログを読み返しました。

そうでした。ホヤや日本茶でしたね。たしかプラズマローゲンやカテキンという物質が活性酸素を抑え、脳細胞を長生きさせてくれるという話だったと思います。

今日はDNAから日本人の長寿に関係のある遺伝子の型がわかったという話題です。この遺伝子が脳細胞を長生きさせてくれるのだそうです。

しかもミトコンドリアのDNAが!ミトコンドリアにDNA?DNAは核じゃないの?

さて、またまた疑問が出てきました。今日はこの謎に迫りたいと思います。

関連するニュース

長寿解明手がかり、ミトコンドリアDNAの個人差特定
2006年8月11日16時20分  読売新聞)

  
ウシのミトコンドリア 2μm
 
 
ミトコンドリアとは何か?
 
細胞内に存在するカプセル状の小器官。細胞が活動するためのエネルギーを供給するために、糖や脂肪などをアデノシン三リン酸(ATP)というエネルギー源にかえる働きをしている。
 
そこで、ミトコンドリアは細胞の「発電所」といわれる。ミトコンドリアが糖からATPをつくる過程で、酸化還元反応が頻繁におこなわれるため、この働きは細胞レベルの呼吸とよばれる。
 
ミトコンドリアは真核細胞(核が膜の中にある細胞)に存在する。細胞の中にふくまれるミトコンドリアの数は、その細胞の働きによってことなる。たとえば、筋肉細胞のように、とくにエネルギーが大量に必要な細胞は、ほかの細胞よりも多くのミトコンドリアをふくんでいる。
 
ミトコンドリアは酸素を必要とする好気性菌とひじょうによく似ていることから、真核細胞に好気性菌が感染して共生するうちに誕生したと、科学者たちは考えている。
 
 
ミトコンドリアDNAとは何か?
 
ミトコンドリアは細胞核にあるDNAとは違う、独自のDNAを持っていることが分かりました。ミトコンドリアがDNAを持っていることは、1963年スウェーデンのストックホルム大学の生物学者マーギット・ナス氏が発見しました。
 

なぜミトコンドリアにDNAがあるか?
 
ミトコンドリアDNAは、大昔に好気性細菌が、他の細胞に入り込んで共生するようになったため、独自のDNAを持っていると考えられています。
 
ミトコンドリアのDNAは本来のDNAと混乱しないよう、「mtDNA」と書きます。ミトコンドリアには核のようなものはなく、数千ものmtDNAがミトコンドリア内に存在することが分かっています。  
 
 
ミトコンドリアDNAと核DNAの違いは何?
 
�@.核DNAに比べて塩基置換が多い。

DNAは細胞は増える時に、コピーをして増えます。このコピーですが、時々間違ってコピーされることがあります。この間違いを塩基置換(えんきちかん)といいます。また、コピー時だけでなく、何らかの刺激などで、DNAの配列が変わってしまうこともあります。

塩基置換は致命的なときもありますが、なにも影響がなかったり、少し影響したりする場合があります。塩基置換は生物が環境に適応するのに、とても大切なことです。もし遺伝子が完璧にコピーばかりされていたら、環境が変化した時、その生物はそれに適応できずに絶滅してしまいます。

mtDNAの塩基置換は通常のDNAと比べると5〜10倍早いとされています。人とチンパンジーのDNAを見てみましょう。チンパンジーは人と同じ祖先から進化したといわれています。DNAを比べてみると1%しか違わないということが分かります。一方、ミトコンドリアDNAを比較するとその違いは9%とDNAと比べると多いことが分かります。
 
�A.mtDNAは母親のものだけが遺伝で伝わる。

mtDNAは母親のものだけが子供に伝わることが分かっています。父親のmtDNAは卵と精子が受精した後、排除されることが確認されています。みなさんの体の中のmtDNAはすべておかあさんと同じmtDNAなのです。なぜおとうさんのmtDNAが伝わらないかというと、精子のミトコンドリアは運動をする尾の部分だけにあり、受精のとき尾は切り離されてしまうからです。
 
�B.mtDNAの方がはるかに多い。

ミトコンドリアDNAの数の多さである。一個の細胞に核のDNAは一つなのにミトコンドリアは数百個含まれており、ミトコンドリア一個にミトコンドリアDNAが五、六個あるため、細胞当たりでは一〇〇〇個以上も存在することになる。そのため、組織から大量に収集することができ、分析しやすくなっている。
 

今回、ミトコンドリアDNAで何がわかったの?

人のミトコンドリアDNAの1万398番目の塩基がG型(グアニン)だとA型(アデニン)に比べ、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度が低いことを突き止めた。

アルツハイマー病や、パーキンソン病ともに脳の神経細胞が正常に働かなくなる病気であるが、A型(アデニン)のタイプの人に多いことがあることがわかっていた。
 
日本人はG型が7割と多く、欧米人では3割しかない。特に日本人の100歳以上の高齢者の8割はG型だった。 ミトコンドリアDNAのG型の人が、長寿に関係がありそうなことがわかった。
 
 
アルツハイマー病、パーキンソン病とは何か?

アルツハイマーとは?

脳細胞が死滅する病気。

アルツハイマー病の人の脳を解剖すると、脳が全体にちぢんでいる。とくに認識に関する部分の縮みがひどく、神経細胞がもつれあって神経原線維変化をしめしている。また、アミロイドといわれる色素タンパクが、脳にしみついて(老人斑)いるのが大きな特徴である。アセチルコリンという刺激をつたえる化学物質が減少したり、その受容体の数が少なくなっているという報告もある。 

パーキンソン病とは?

筋肉の動きが徐々に低下していく病気で、ふるえ、筋肉のこわばりがみられるのが特徴。35歳以降に発病することが多い。

大脳の基底核(脳の中心にある脳梁、海馬など古くからある部分)には神経細胞と神経線維がたくさんあつまっており、運動や体のバランスをコントロールしている。

この部位の病変によって発病するのが、パーキンソン病である。とくに中脳にある黒質という細胞は、神経から神経へ情報をつたえる化学物質のドーパミンをつくっているが、パーキンソン病患者ではこの働きに変化がおこる。そのためドーパミンがつくられなくなって、神経間の情報伝達がうまくおこなわれなくなる。


カルシウムイオンのはたらきは?

★種々の生理作用を営んでいるのは、イオン化カルシウムです。
「神経筋作用」
「細胞膜機能」
「外分泌および内分泌作用」
★腸管からの吸収、腎での排泄・吸収、骨での吸収・形成の3つの経路でCa代謝が調節されている。
PTHと活性型ビタミンDが協動的に作用しているので、一方が欠乏しても低Ca血症などのCa代謝異常を引き起こす。一方、いずれかのホルモンの過剰で高Ca血症が引き起こされる
★血中のカルシウム濃度が高くなりすぎると心臓の動きが止まり(心停止)、また、濃度が低くなりすぎると呼吸が止まる(呼吸停止)。
★神経細胞の働きは正確なCa2+濃度に依存しています。
★多くの酵素はCa2+を補助因子として必要です。
★血液が凝固するにはCa2+が必要です。
★骨と血液の間の恒常性を調節する上で重要なホルモンが上皮小体から分泌されるPTH(parathyroid hormone上皮小体ホルモン)です。 
 
 
 
 
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受精卵のES細胞研究 なぜ?米大統領が初の拒否権 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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最近テレビや新聞で、よく目にするES細胞。それだけES細胞は、難病治療や再生医療に期待されている可能性をもった細胞です。
 
今回アメリカ合衆国の大統領がES細胞の研究に受精卵を使う法案に拒否権を発動しました。なぜ役に立つ研究に反対したのでしょう?
 
私たちはまだ、ふつうの細胞から人工的にES細胞を造れません。ところが、私たちは生まれながらにして、自然にES細胞をつくっています。その場所が受精卵です。
 
キリスト教、カトリック派は古くからの教えを重んじる派です。その教えでは、「生命は神から与えられた、崇高なもの」となっています。大統領自身もカトリックだったと思います。
 
したがって生命の根元である受精卵を人が細工してはならないと考えているようです。これが大統領の拒否権発動の理由です。過半数は賛成している法案を拒否したのは、キリスト教カトリック派の支持を得るねらいもあるようです。
 
今日はES細胞とその可能性について調べます。(参考HP福井県教育研究所)
 
 
 
ES細胞 研究資金の支出拡大 米大統領が初の拒否権

ブッシュ米大統領は19日、難病治療などへの応用が期待されるヒト胚(はい)性幹細胞(ES細胞)研究への連邦資金支出を拡大する法案への署名を拒否、米下院に差し戻した。法案の承認拒否権行使は大統領就任以来初めて。ブッシュ大統領は同法案を「医療上の恩恵を求めて無辜(むこ)の人命を奪うものだ」と強く批判した。

同法案は、不妊治療で使われなかった受精卵から作られたES細胞を使った研究にも連邦資金の支出を拡大する内容で、18日に連邦議会を通過、成立署名のため大統領に送付されていた。拒否の無効化には上下両院で3分の2以上の賛成による再可決が必要になる。

ブッシュ大統領は01年、保守層の反発が強いヒトES細胞を使った研究への連邦資金支出を認めたが、対象を既存の細胞株に制限している。大統領は19日、自らの政策は「科学上の必要と良心の要請を調和させたものだ」と主張した。一方、ヒトES細胞研究推進派の議員らは拒否権発動を「治療を求める何百万人もの難病患者の希望を否定する行為」と非難した。 (毎日新聞 2006年7月20日)

 

ES細胞とは? 

胚幹細胞または胚性幹細胞ともいう。多細胞動物の初期胚からとりだされた細胞で、あらゆる種類の体細胞になる能力、すなわち万能性をもったまま無限に増殖できる培養細胞株。

成体内にある他の幹細胞が分化できる細胞の種類に制限があるのに対して、ES細胞はあらゆる種類の細胞に分化できるのが特徴である。

 

ES細胞はどこでどうやってつくられるの?

哺乳類の受精卵は32細胞まで分割すると、胚盤胞(はいばんほう)をつくり、胚になる内層と外層の栄養細胞にわかれる。この内層細胞をとりだし、ばらばらにわけて培養して、ES細胞がつくられる。

ES細胞の万能性をうしなわせないためには、マウス胎児の初代培養線維芽細胞を培地にするなど、特殊な条件が必要である。また、培養中に細胞分化がおこらないようにするために、抑制因子をくわえることも必要である。

こうして維持されたES細胞は、胎内にもどされると正常な胎児になることができ、生育条件をかえればさまざまな細胞や臓器をつくらせることができる。

卵割
 

 

                                                                 人の場合ここからES細胞を取り出す↑


ES細胞はなぜ問題なの?

本来人間になるはずのヒトの胚をばらばらにすることが前提になるので、キリスト教などの宗教の教義や倫理的な議論の対象になる。

さらに、本人の細胞クローンからES細胞をつくれば、移植における免疫問題が解決され、臓器移植を不要のものにする可能性があるが、これもまた、ヒトのクローンをみとめるかどうかという宗教的、倫理的問題がたちはだかる。

 

ES細胞は何の役に立つの?

ヒトES細胞は再生医療の分野において多様な用途がみこめるため、医学界だけでなく産業界からも注目をあつめている。

生まれながらにして身体の臓器、器官に欠陥のある難病患者も再生医療により正常な臓器を手に入れる可能性がある。

 

 

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壮観!アサギマダラ4000頭の群舞!1000kmも渡るのはなぜ? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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鳥の渡りは聞いたことがあったけど、チョウの渡りは知りませんでした。それも1000kmも!

生まれるのは南西諸島などで、生まれてから北上を続け、秋にはまた南下します。1000kmも渡りを続けるその理由はまだわかっていません。

この時期、大分県姫島村の海岸では、4000頭(匹)の群舞が見られるそうです。一度は見たいものです。

高原地帯を通って北上を続けるそうなので、夏休み、山で出会うこともあるかもしれません。夏休みの自由研究にどうでしょうか?

羽に記号が書かれたチョウはマーキングされたものです。見つけたらSRS研究所(03・3821・3197)に電話しましょう

今日はアサギマダラについて調べます。

 

アサギマダラが渡りの中継地 大分県姫島で群舞!

  
アサギマダラ群舞                       スナビキソウ

初夏と秋に渡りをするチョウ「アサギマダラ」が、大分県・国東半島沖の姫島で群舞している。島北部の海岸で、穏やかな天気の早朝は、約4000頭(匹)が見られる

チョウは繁殖に必要な成分が含まれる海岸植物スナビキソウを求めて集まる。3年前から島で調査する東大医学部付属病院の医師栗田昌裕さん(54)によると、姫島は南西諸島などで羽化し、北上する際の中継地だとわかった。昨年の標識調査で、姫島のチョウが650キロ以上離れた石川県や埼玉県で再捕獲された。関東地方あたりまで北上して産卵、世代交代したチョウは、秋に南西諸島まで1000キロ以上を南下するものもいることが確認されている。

栗田さんは「詳しい移動ルートを知りたいので、羽に記号が書かれたチョウを見つけたら連絡下さい」と話している。連絡先はSRS研究所(03・3821・3197)。 (2006年06月04日 asahi.com)

 

アサギマダラとはどんな蝶?

マダラチョウ科に属する前翅長40〜60mmの可憐なチョウである。春の北上,秋の南下を繰り返す「渡り」をするチョウとしても知られている。夏には標高1000m付近の高地帯をさまようことが最近の調査でわかってきたが,北上から「さまよい」,そして南下の行動を解発する刺激要因がまだわかっていない。

2000年に台湾台北市北部の陽明山でマークされた2個体が,鹿児島県と滋賀県でそれぞれ再捕獲され,この蝶の移動範囲が日本周辺の国外にも及ぶことが明らかになった。しかし,その移動の範囲の全貌はまだ明確でなく,謎の蝶と言える。

他のマダラチョウと同様に擬態現象の主役であり,食草中のアルカロイドの防御物質への転用のメカニズムが生化学分野で注目されている。オスは吸蜜植物からピロリヂディンアルカロイドを摂取しないと成熟できず,ヒヨドリバナ属などの花に強く誘引される。各地の調査結果では,性比に著しい偏りがあり,行動学における配偶戦略の材料としても興味深い。  


スナビキソウ(砂引草)とは?

双子葉植物合弁花類(Messerschmidia sibirica)温帯域の海岸で見られます。海岸では環境の悪化や開発が進み、自然度の高い浜でしか生育できないスナビキソウはまっさきにその数を減らしてしまいました。中心部がわずかに黄色がかった白い花はいかにも清潔感があります。ハマユウと同様、種子が海に浮いて広く散布され、このため、分布もユーラシア大陸の温帯に広がっています。  

 

アサギマダラの寿命はどの位か?

野外における寿命については,昆虫の中でアサギマダラが一番わかっているでしょうね。最も長生きな場合は,11月にキジョランに産卵された卵が翌年の5月に羽化すると仮定し,その後成虫で11月まで生きるとすれば,約1年となります。過去に6月にマークされたものが,11月に再捕獲されたことがあったはずです。


なぜ1000kmも渡りをするのか?

これが「アサギマダラの謎」の一つです。それを解明するためにマーキング調査が行われるようになったわけです。

暑さや寒さをさけるため,北方の資源を利用するため,天敵からのがれるため,季節風に運ばれるため,などいろいろな仮説がありますが,まだはっきりわかってはいません。


アサギマダラはどこまで北上するのか

これも「アサギマダラの謎」の一つ。

北上の終点地を明確にするために、皆でマーキングをやっているわけです。成虫は北海道でも見られます。沿海州でも記録があったはずです。

 

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ゴルジ体ってなあに?まだまだわからない細胞内の不思議 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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中学校の理科で学ぶ細胞。細胞はどんなものが集まってできていますか?

正解は、核、細胞膜、液胞、葉緑体、細胞壁です。
 
では、植物細胞だけが持つものは?液胞、葉緑体、細胞壁です

ここまで覚えれば普通の生活に困ることはありません。しかし、今やナノテクの時代。科学は小さな細胞の中のさらに小さな器官のはたらきまで研究し、役立てようとしているのです。
 
今日はちょっと謎がわかった細胞の中のゴルジ体のお話です。(新潟大学農学部応用生物化学科HPLifeScienceTutorial HP参考) 

 
 
ゴルジ体 理研が解明 細胞生物学論争に決着

細胞内でたんぱく質を加工したり、たんぱく質の行き先を振り分けている小器官「ゴルジ体」が働く仕組みを、理化学研究所などの研究チームが解明した。仕組みを説明するモデルは2説あったが、横河電機などと共同開発した新型レーザー顕微鏡で生きた細胞を実際に観察し、細胞生物学の十数年にわたる論争に決着を付けた。英科学誌「ネイチャー」の電子版に14日発表した。

ゴルジ体は平たい袋状の膜が重なった構造をしている細胞の中で作られたたんぱく質は、この膜の中で糖や脂質を付加され、機能に応じて細胞内外に送り分けられる。研究チームは、酵母のゴルジ体で働く酵素を赤や緑の蛍光物質で染め、新型顕微鏡で観察した。

その結果、働く酵素の種類に応じて膜の性質が変化し、たんぱく質に作用することが分かった。膜は安定した状態で存在し、たんぱく質がその間を移動する過程で糖などが付加されるとする説もあったが、今回の研究で否定された。

研究チームの中野明彦・理研主任研究員は「新薬の開発や生命科学に幅広く応用できる」と話している。(須田桃子 毎日新聞 2006年5月15日 東京朝刊)

 

ゴルジ体ってなあに?

ゴルジ体(Golgi body)は真核細胞(核を持つ細胞)の細胞小器官の一つである。
ゴルジ(Golgi)とは発見者の名である。
分泌タンパク質や細胞外タンパク質に糖鎖を付加したり、リボゾームタンパク質のプロセシングを担っている。

リボソームや
小胞体でから運ばれてきたタンパク質はゴルジ体を通過する。このとき、タンパク質に糖鎖が付加され、ゴルジ体より分泌される。

ゴルジ体から生じる小胞をゴルジ小胞という。ゴルジ小胞によって、各層間や周辺の細胞小器官との物質の授受が行われている。

動物細胞のゴルジ体は、
を取り囲むように存在しているが、植物細胞では、独立して存在する。

 

ゴルジ体(2万倍)         ゴルジ体の構造

M 核 ER 小胞体 G ゴルジ体

 

ゴルジ体の形と構造は?

ゴルジ体は小胞体と近接して存在する場合が多い。
小胞体側をシス・ゴルジ網(CGN:Cis Golgi Network)、その反対側の面をトランス・ゴルジ網(TGN:Trans Golgi Network)という。

ゴルジ体は、シス・ゴルジ網とトランス・ゴルジ網とで、特性が大きく異なり、役割も異なっている。

ゴルジ体は、細胞分裂時に全体が数百の小胞に分断され、細胞全域に分散する。
細胞分裂が完了すると、集合して再構成される。


細胞の中にはどんなものがあるの?

細胞の中あるいはそのまわりには細胞の形態や機能に直接関りをもつ種々の器官が存在する。これらのものを細胞小器官と呼び、細胞壁のように細胞膜の外に存在するものもある。いずれにしても脂質の膜で形作られている膜系細胞小器官と脂質の膜を持たない非膜系細胞小器官に大まかに分類される。

膜系細胞小器官(Membranous organelles)

細胞膜 (plasma membrane cytoplasmic membrane, plasmalemma)
核(nucleus, nuclei (pl.), nuclear (adj.))
核小体( nucleolus, nucleoli (pl.), nucleolar (adj.))
ミトコンドリア (mitochondrion, mitochondria (pl.), mitochondrial (adj.))
葉緑体 (chloroplast, chloroplastic (adj.) )
小胞体 (endoplasmic reticulum, endoplasmic reticula (pl.) )
滑面小胞体 (smooth endoplasmic reticulum, ...reticula (pl.) )
粗面小胞体 (rough endoplasmic reticulum, ...reticula (pl.) )
液胞 (vacuole, vacuolar (adj.))  
ペルオキシソーム (peroxisome,peroxisomal (adj))
白色体 (leucoplast)
ゴルジ小胞 (golgi vesicles)
リソソーム (lysosome、 lysosomal (adj))
ディクチオソーム (dictyosome、dictyosomal (adj.))
ゴルジ(golgi)
タンパク質顆粒、タンパク質小体 (protein body, protein bodies (pl)
収縮胞 (contractile vacuole)
食胞 (food vacuole)
グリオキシゾーム (glyoxysome)
デスモソーム (desmosome)
細胞間連絡(plasmodesmata )

非膜系細胞小器官(Non-membranous organelles)

細胞骨格 (cytoskeleton) 
中心小体 (centriole )
リボソーム (ribosome, ribosomal (adj.))
ポリソーム (polysome, polysomal (adj.) )
細胞壁 (cell wall )


今回ゴルジ体の何がわかったの?

ゴルジ体はタンパク質に糖質を付加させるはたらきがあることは、わかっていましたが、その時はたらく酵素によって、ゴルジ体の膜が様々に形を変えて反応を起こしていることが初めてわかりました。

まるで、おにぎりを握るようにタンパク質を加工しているイメージが浮かびます。


新型レーザー顕微鏡とは?

電荷結合素子(CCD)カメラの200倍の感度があるハイビジョンカメラ、1枚の画像を得るのに1千分の1秒しかかからないレーザー顕微鏡(光学顕微鏡のひとつ)などを合わせた新システムを開発。

分解能50ナノメートルで、100分の1秒ごとに生きた細胞内部の変化を調べられるようにした。

従来の光学顕微鏡は分解能300ナノメートル程度。

前に紹介したナノレンズでは分解能40ナノメートル。

電子顕微鏡なら分解能は0.3ナノメートル程度まで可能。しかし、試料を真空中に入れる必要があり、細胞を生きたまま観察できない。 

 

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