サイエンスジャーナル

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2007年02月

日本のノーベル賞�D 「多様な抗体」はなぜできる?遺伝子に隠された秘密を解明

科学大好き!アイラブサイエンス!このブログでは、最新科学の?をなるべくわかりやすくコメントします。
あらゆる病原菌に対抗するため、体内でさまざまな抗体をどのようにして作り出しているのかは、長い間不明であった。

考えてもみよう、ただ一つの病気に対する抗体ができなかっただけで、人類は簡単に滅亡するのだ。

現実に細菌兵器というのは、これを目的に作られているが、現在のところそんな細菌は作られていない。(ひょっとしてできるか?)

この疑問を解決したのが、ノーベル賞を受賞した利根川進博士だ。

利根川博士ら先人の研究者の努力で、人間は、実に1000兆種類以上の抗体をつくりだせる事がわかっており、この多様さゆえに無数に存在する外部抗原に対応できる。

今日は1978年、利根川博士の ノーベル生理・医学賞を受賞した「多様な抗体を生成する遺伝的原理の解明」について調べたい。(参考HP Wikipedia)

 利根川 進 博士

現在はマサチューセッツ工科大学教授(生物学科、脳・認知科学科、元・学習と記憶ピカウアセンタ所長)を勤める他、ハワードヒューズ医学研究所研究員、RIKEN-MIT神経科学研究センタ所長兼研究員。

抗体・抗原について 前回までのおさらい


抗体を作る細胞は何か?

抗体は、リンパ球のB細胞が作ります。一つのB細胞が産出できる抗体は一種類であり、侵入した抗源に応じたB細胞が活性化されて増殖し、抗体がたくさん作られます。

抗体が抗原である病原菌に結びつくところはどこか?

抗体の形はYの字を立体的にしたような感じですが、Y字の先端部分に、病原体などの侵入者をそれぞれ別個に見分けるところが存在しています。さまざまな抗原に対して、さまざまに変わる部分なので、可変領域という。

「多様な抗体を生成する遺伝的原理」とは何か?


利根川博士が発見した遺伝原理で、V(D)J遺伝子再構成 (gene rearrangement)ともいう。

B細胞に分化する前の生殖細胞の遺伝子では、抗体の重鎖可変領域 (VH) をコードする遺伝子は、VH遺伝子部分、DH遺伝子部分、JH遺伝子部分の3つに分かれており、この3つの遺伝子部分にそれぞれ、可変領域の遺伝子断片が複数個コードされている。

抗体を産生するB細胞の重鎖可変領域の遺伝子は、VH遺伝子部分にコードされているいくつかの遺伝子断片の中から1種類、DH遺伝子部分から1種類、JH遺伝子部分から1種類が選ばれて、それが組み立てられてつくられる。

VH遺伝子部分に50の遺伝子断片、DH遺伝子部分に30の遺伝子断片、JH遺伝子部分に6種類の遺伝子断片があるとすると、その組み合わせは50×30×6 = 9000種類となる。

抗体の軽鎖可変領域 (VL) をコードする遺伝子は、重鎖よりも少なく、VL遺伝子部分、JL遺伝子部分の2つの部分からなります。同じようにVL遺伝子部分に35の遺伝子断片、DL遺伝子部分に5つの遺伝子断片があるとすると、その組み合わせは35×5 = 175種類となる。

そして、9000種類の重鎖と175種類の軽鎖の組み合わせは9000×175 = 150万種類以上になる。このように、重鎖のV、D、J、軽鎖のVとJの遺伝子断片の組み合わせで多様な遺伝子をもつB細胞ができ、それぞれ異なった種類のB細胞がそれぞれ異なった抗体を作ることで多様な抗体がつくられている。これをV(D)J遺伝子再構成といい、主にヒトやマウスでみられる。

その他の抗体を多様にする遺伝原理


体細胞超変異 (somatic hypermutation; SHM)

幹細胞が分化して体のさまざまな細胞に分化していくが、この分化した細胞を体細胞という。幹細胞が体細胞に分化していくときにごく稀に遺伝子に変異が起こることがある(体細胞変異)。

B細胞は変異の頻度が極めて高く、1万倍にも及ぶ。これは末梢の成熟したB細胞の中で、T細胞依存性抗原で活性されたB細胞は胚中心を形成し、この微小環境内で免疫グロブリン遺伝子のV領域が、AID(activation-induced cytidine deaminase)により様々な塩基置換を引き起こされるためである。このメカニズムを体細胞超変異といい、ヒトやマウスにおいて抗体の多様性や親和性の成熟に関与している。

遺伝子変換 (gene conversion)

V(D)J遺伝子再構成を終えた可変領域遺伝子が、V遺伝子上流に存在する偽遺伝子にランダムに置換されて、多様性をつくる。これを遺伝子変換 (gene conversion; GC) といい、主にニワトリでみられる。1986年レイノーらにより報告された。

クラススイッチ組み換え (class switch recombination; CSR)

V(D)J遺伝子再構成等の過程を経て生まれたB細胞は、抗原の刺激を受けると成熟化し、増殖する。この際、重鎖定常領域 (CH) をコードする遺伝子にDNA改変が起こり、最初IgMを分泌していたB細胞はIgG等他のクラスの免疫グロブリンを産生する。同じ可変領域を異なる定常領域と組み合わせることにより、さらに多様な抗体を作り出す。このことをクラススイッチ組み換えという。

これら様々な遺伝的原理により人間は、1000兆種類以上の抗体をつくりだせる事ができるのです。この多様さゆえに無数ね存在する外部抗原に対応できるのです。

その後の利根川進博士


ノーベル賞を受賞した。利根川進博士はかなり変わった人かもしれない。他の人と同じ事に興味を持たないというのだから相当だ。ある程度他人に興味がないと、社会生活に差しつかえそうだ。

しかし、その考え方は理にかなっている。人が自分で考えて成長していく存在である以上、自分のできること、できないことを区別して、早く得意分野を発見して努力することが人生の秘訣であることは、多くの人が述べている。できないことはルールに沿って生きるのがよい。

利根川博士のノーベル賞受賞研究、「多様な抗体を生成する遺伝的原理の解明」を見ると、「1つのことに対して、よく考えが練られている」という印象を受けた。まず利根川博士からはその考え方を学べる。

現在は脳科学の分野に研究の舞台を移し、様々な成果をあげている。脳科学の成果については、次の機会に紹介したい。


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花粉症やアレルギーの原因となる「抗体」とは何か?

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前回、花粉症の原因は、抗原としての花粉が体内に侵入すると、抗体が反応し、肥満細胞からヒスタミンが放出されるためであることがわかりました。

毎年、悩まされる花粉症です。抗体というものはもちろんタンパク質の一種ですが、この抗体のタンパク質を何というでしょうか?

正解は免疫グロブリンです。「Ig(アイジー)」と略される。すべての抗体は免疫グロブリンという糖タンパク質でできています。

人の抗体は、IgG、IgM、IgA、IgD、IgEの5種類のグロブリンのうちのいずれかでできています。5種類はIgG、IgM、IgA、IgD、IgEの順に少なくなります。一番多いのがIgGで70-75% 一番少ないのがIgEで0.001%以下です。

それではこのうち、花粉症に関係するグロブリンはどれでしょうか?

正解はIgEです。何とわずか0.001%のグロブリンがあの苦しみのもとだったんですね。ぜんそくや寄生虫にも関係するという、グロブリンです。なくすわけにはいかないんでしょうね?

今日は花粉症の原因である「抗体」について調べます。(参考HP Wikipedia)

抗体(antibody)のはたらき     抗体の構造

    

抗体とは何か?


抗体(antibody)とは、リンパ球のうちB細胞の産生する糖タンパク分子で、特定のタンパク質などの分子(抗原)を認識して結合する働きをもつ。

抗体は主に血液中や体液中に存在し、例えば、体内に侵入してきた細菌・ウイルスなどの微生物や、微生物に感染した細胞を抗原として認識して結合する。

抗体が抗原へ結合すると、その抗原と抗体の複合体を白血球やマクロファージといった食細胞が認識・貪食して体内から除去するように働いたり、リンパ球などの免疫細胞が結合して免疫反応を引き起こしたりする。

一種類のB細胞は一種類の抗体しか作れず、また一種類の抗体は一種類の抗原しか認識できないため、ヒト体内では数百万〜数億種類といった単位のB細胞がそれぞれ異なる抗体を作り出し、あらゆる抗原に対処しようとしている。

「抗体」という名は抗原に結合するという機能を重視した名称で、物質としては免疫グロブリン(めんえき-、immunoglobulin)と呼ばれる。「Ig(アイジー)」と略される。すべての抗体は免疫グロブリンである。

抗体はアレルギーを起こす抗原(例えば花粉、ダニ、カビなど)との接触を繰り返すうちに体内に蓄積され、一定量を超えるとアレルギーを発症することがある。

具体的には、そのアレルゲンが再び体内に侵入したときにIgE抗体がこれをキャッチして肥満細胞に伝え、ヒスタミンなどが放出され、これらが過剰に血管や神経を刺激することでアレルギー症状が出るのです。

抗体の構造


軽鎖と重鎖

すべての抗体は基本的には同じ構造を持っており、"Y"字型の4本鎖構造(軽鎖・重鎖の2つのポリペプチド鎖が1組2本で構成)を基本構造としている。

軽鎖(またはL鎖)にはλ鎖とκ鎖の2種類があり、すべての免疫グロブリンはこのどちらかを持つ。重鎖(またはH鎖)にはγ鎖、μ鎖、α鎖、δ鎖、ε鎖の、構造の異なる5種類があり、この重鎖の違いによって免疫グロブリンの種類が変わる。

Fc領域とFab領域

"Y"字の下半分の縦棒部分にあたる場所をFc領域 (Fragment, crystallizable) と呼ぶ。左右2つの重鎖からなる。

白血球やマクロファージなどの食細胞はこのFc領域と結合できる受容体(Fc受容体)を持っており、このFc受容体を介して抗原と結合した抗体を認識して抗原を貪食する(オプソニン作用)。

その他Fc領域は、補体の活性化や抗体依存性細胞傷害作用など、免疫反応の媒介となる。このようにFc領域は抗体が抗原に結合した後の反応を惹起する「エフェクター機能」をもつ。免疫グロブリンのエフェクター機能は、免疫グロブリンの種類(アイソタイプ)によって異なる。

"Y"字の上半分の "V"字の部分をFab領域 (Fragment, antigen binding) と呼ぶ。この2つのFab領域の先端の部分で抗原と結合する。

定常領域と可変領域

Fab領域のうち先端に近い半分は、多様な抗原に結合できるように、アミノ酸配列に多彩な変化がみられる。このFab領域の先端に近い半分を可変領域(V領域)といい、軽鎖の可変領域をVL領域、重鎖の可変領域をVH領域と呼ぶ。

V領域以外のFab領域とFc領域は、比較的変化の少ない領域であり、定常領域(C領域)と呼ばれる。

軽鎖の定常領域をCL領域と呼び、重鎖の定常領域をCH領域と呼ぶが、CH領域はさらにCH1〜CH3の3つに分けられる。重鎖のFab領域はVH領域とCH1からなり、重鎖のFc領域はCH2とCH3からなる。

抗体の種類
抗体は定常領域の構造の違いにより、いくつかのクラス (アイソタイプ)に分けられる。

多くの哺乳類では、重鎖の定常領域の構造上の違いによりIgG、IgA、IgM、IgD、IgEの5種類のクラスの免疫グロブリンに分類される。それぞれのクラスの免疫グロブリンは大きさや生理活性が異なり、例えばIgAは粘膜分泌型の分子であり、IgEは肥満細胞に結合してアレルギー反応を引き起こす。

また、免疫グロブリンは血中や粘膜への分泌型の他、B細胞の細胞表面に結合した型(膜型)のものがある。

IgG
IgGはヒト免疫グロブリンの70-75%を占める。軽鎖2本と重鎖2本の4本鎖構造をもつ。

IgM
IgMはヒト免疫グロブリンの約10%を占める。基本の4本鎖構造が5つ結合した構造をもつ。通常血中のみに存在し、感染微生物に対して最初に産生され、初期免疫を司る免疫グロブリンである。

IgA
IgAはヒト免疫グロブリンの10-15%を占める。分泌型IgAは2つのIgAが結合した構造を持つ。IgA1は血清、鼻汁、唾液、母乳中に存在し、腸液にはIgA2が多く存在する。
 
IgD
IgDはヒト免疫グロブリンの1%以下である。
 
IgE
IgEはヒト免疫グロブリンの0.001%以下と極微量しか存在しない。寄生虫に対する免疫反応に関与していると考えられるが、寄生虫の稀な先進国においては、特に気管支喘息アレルギーに大きく関与している。  
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いよいよ花粉症の季節!その原因「抗原・抗体反応」とは何か?

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人の細胞はいくつあるでしょう?

人の体を構成する細胞は約60兆個です。ではそのうち免疫細胞はいくつあるでしょう?

60兆の細胞のうち約2兆個、重さにして約1kgが免疫細胞です。

全細胞の内、毎日3000億個以上の細胞が死に、同じ数だけ新しい細胞が生まれています。免疫細胞も1日に100億個が入れ替わっています。

このような膨大な数の細胞が、一生懸命に働いて私たちの体を守っています。
免疫細胞とは、いったいどのようなものなのでしょうか?

今年も花粉症の季節がやってきました。環境省の予測によると今年は去年より少なめということですが、暖冬の影響でスギの開花が早くなると言うことです。

前回は免疫細胞について学びましたが、この花粉症も免疫細胞のはたらきによって引き起こされることがわかっています。

今回は免疫細胞のはたらきについて学びます。さまざまな免疫細胞がありますが、そのはたらきは連絡を取り合っていて、みごとなチームプレーを行っています。(参考HP Wikipedia)

関連するニュース
今年もつらい花粉症 暖冬で例年より飛散早め


花粉症のシーズンがやって来た。症状に悩まされている人には、つらい日々が続く。今年の飛散量は平年よりも少なめの予測だが、薬局などでは少しでも快適に過ごそうと薬やグッズを求める人が目立ち始めた。医療機関には二月上旬から患者が訪れるなど、例年より花粉の飛散が早まっているようだ。

環境省の予測によると、中国地方の今春のスギ・ヒノキ花粉の総飛散量は平年の六−九割。飛散開始時期を示すスギ花粉前線は二月下旬と、例年並みかやや遅めとしているが、暖冬傾向から早めの開花となっている。(2007年2月25日 日本海新聞)

免疫細胞にはどんな役割があるか?
おもに2つあります。1つは病原菌など体内に入ってきた外敵を直接取り込み消化する役割と、もう1つは外敵を抗原として認識し、抗体をつくり、抗体で外敵を攻撃する役割。

花粉症は、おもに後者の抗原・抗体反応のはたらきによっておきます。

抗原・抗体反応に関係する免疫細胞にはどんな種類があるか?


前回述べたように、免疫細胞には顆粒球、リンパ球、単球、肥満細胞などの種類があります。

単球のマクロファージ、リンパ球であるB細胞、T細胞、その他には樹状細胞、肥満細胞などが抗原・抗体反応に関係します。

花粉症は、おもに肥満細胞の出す化学伝達物質「ヒスタミン」によっておきます。




抗原・抗体反応とはなにか?


1.私たちの細胞が攻撃されないのはなぜか?
カゼのウイルスを例に挙げて、私たちの免疫細胞のはたらきをご紹介しましょう。私たちの自分の細胞には他人と異なる特別な目印がそれぞれついています。これを「クラス�TMHC」といいます。免疫担当細胞はこの目印を識別して、攻撃すべきか、せざるべきかを判断しています。

2.最初に活躍する免疫細胞は?
カゼのウイルスがヒトの体内に侵入したときに、まず対抗するのは「NK細胞」と呼ばれる軍隊です。これは異物であれば何でも反応して、攻撃を加える前線部隊にあたります。

3.2番目に活躍する免疫細胞は?
次に、この防御網が破られ、ウイルスが細胞に感染すると、ウイルスの侵入で自分の細胞の「クラス�TMHC」が別の目印に変化します。すると、免疫担当細胞はこのように変化したクラス�TMHCを目ざとく見つけて第二陣が参戦します。

この軍隊は外敵なら何でも食べてしまう貪食能を持った「マクロファージ」という細胞です

4.ウイルスの情報を集め、指令を出す細胞は?
このマクロファージの役割はまだ続きます。マクロファージは食べたウイルスの情報を解読し、解析を加え、どんな敵かを司令部に伝える役目があるのです。この情報を集めるのがヘルパー「T細胞」という集団です。

情報を受けとったヘルパーT細胞は、細胞表面に「クラス�UMHC」という分子を出し、サイトカインを出し、外敵の情報を他のT細胞・B細胞に伝えるのです。T細胞には、大きく分けて3つの細胞集団がありますが、ここでの活動に参加するのは、司令部の役目をするヘルパーT細胞という軍隊と、キラーT細胞という軍隊です。

マクロファージからの情報を受け取るのはヘルパーT細胞です。司令部であるヘルパーT細胞はこのウイルスの情報を受け取ると、情報に基づいて身体全体の免疫担当細胞に召集をかけるのです。ヘルパーT細胞は「B細胞」という軍隊にも指令を送り、そのウイルスを特別に攻撃できる「抗体」を製造させます。

5.ウイルスに攻撃を仕掛ける細胞は?
この指令で直接ウイルスを攻撃するのがキラーT細胞です。ウイルスに感染した細胞をサイトカインにより破壊します。宿主である細胞が死ぬことで、ウイルスも死にます。B細胞は自らもウイルスを分解し、ウイルスの情報を取得します。同時にヘルパーT細胞の指令によって抗体を作り、ウイルスを攻撃します。

花粉症のしくみは?


花粉が抗原となり抗体がつくられます。花粉症に関係がある免疫細胞は肥満細胞で、抗原である花粉が再度侵入すると、ヒスタミンを放出して抗体の生産を促します。このヒスタミンがアレルギーの原因となるのです。

 

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世界初 牛「気腫疽菌」が人に感染!私たちを病気から守る「免疫細胞」は大丈夫?

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心配したインフルエンザが流行っています。先日、宮崎で問題になった鳥インフルエンザはどうなったのでしょう?

鳥インフルエンザは普通人には感染しません。ところが、突然変異により人に感染するタイプに変わることがあるので、監視されています。

気腫疽菌という病原菌もふつう人には感染しませんが、昨日、人に感染したニュースが流れました。こうした場合にも注意が必要です。

私たちの身体はどうやって病気から守られているのでしょう?

正解は「免疫細胞」によって守られています。次の写真はいろいろな免疫細胞です。何というでしょう?(解答は下文中)

karyukyulymphtankyu
  

 



 a                   b                  c

私たちのまわりには、目に見えない病原菌やウイルスにかこまれており、発病の危険は常にあります。

しかし、これらの外敵によってすぐに発病しないのは、これら外敵が身体に入ってきても、数時間のうちに排除する「免疫細胞」のはたらきがあるからです。

では「免疫」とは何でしょうか?「免疫細胞」とは何でしょうか?今日は「免疫細胞」とそのはたらきについて調べます。 (参考HP Wikipedia)

関連するニュース
牛「気腫疽菌」、世界初の人感染…千葉で男性死亡


千葉県の船橋市立医療センターは22日、同県内の50歳代の男性が、主に牛の病気の原因とされる「気腫疽菌(きしゅそきん)」に感染し、死亡したことを明らかにした。

気腫疽菌は破傷風菌の仲間で、通常は土の中などに存在する。人への感染が報告されたのは世界初という。

同センターによると、気腫疽菌は、傷口などから動物の体内に入り、筋肉が壊死する「気腫疽」を発症させる。若い牛や羊に発症例が多く、致死率は非常に高いとされる。

死亡した男性は2006年2月、高熱と胸の打撲傷で、同センターに搬送された。男性は搬送時、既に心肺停止状態で、すぐに死亡。のどの炎症を起こし、体全体が膨れ上がり、特に肺の膨張が著しかったため、男性の肺の組織を調べると、気腫疽菌が検出され、肺の筋肉が壊死(えし)していた。

同センターは、「気腫疽菌は人には感染しないというのがこれまでの『常識』だった。くわしい感染経路を調べることが今後の課題」としている。(2007年2月22日  読売新聞)  

免疫とは何か?


免疫とは、ヒトや動物などが持つ、体内に入り込んだ病原菌など「自分とは異なる異物」を排除する、生体の恒常性維持機構の一つである。

免疫には2つの段階がある。

1.自然免疫

自然免疫とは、ヒトや動物などが生まれつき持つ免疫細胞が、侵入物が自己を再生産したり宿主に対し重大な被害をもたらす前に発見、補食・分解するしくみである。

2. 獲得免疫

獲得免疫とは免疫細胞が一度感染源に接触することで感染源を特定し、抗体をつくり、感染源に対して、攻撃を仕掛けていくしくみである。抗原抗体反応ともよばれる。ワクチンのはたらく原理でもある。

免疫細胞とは何か?


私たちの体内に侵入した細菌やウィルス、そして体内で発生したがん細胞から体を守る細胞。白血球ともいう。白血球は学術的にはロコサイトともいう。

免疫細胞は60%が顆粒球で25%がリンパ球である。3〜8%が単球である。その他には肥満細胞がある。

さまざまな名称のものがあるが、はたらきについてはまだ不明な点が多い。わかっている範囲でまとめていきたい。

免疫細胞にはどんなものがあるか?


顆粒球
(写真a)
白血球の60%を占める。細胞質には殺菌作用を持つ顆粒が存在する。染色のされ方の違いによって好中球、好酸球、好塩基球の3分類に分けられる。

顆粒球の中では好中球は細菌をリゾチームという物質で溶かす。好中球が細菌と戦ってたくさん集まって死んだものが膿(うみ・のう)である。

リンパ球(写真b)
リンパ球(リンパきゅう)は、白血球のうち25%ほどを占める、比較的小さく(6〜15μm)、細胞質の少ない白血球。抗体を使ってあらゆる異物に対して攻撃するほか、ウイルスなどの小さな異物に対しては、顆粒球ではなくリンパ球が中心となって対応する。NK細胞、NKT細胞、B細胞(Bリンパ球)、T細胞(Tリンパ球)などの種類がある。

単球(写真c)
単球(たんきゅう、monocyte)は白血球のうち3〜8%を占める。白血球細胞の中で最も大きく(12〜18μm)、豆型の核を持つ。単球は、感染に対する免疫の開始に重要であり、アメーバ運動を行って移動することができ、細菌などの異物を細胞内に取り込み、細胞内酵素を使って消化する。

また単球は血管外の組織や体腔に遊走し、そこで組織固有のマクロファージ(大食細胞)に分化する。あるいは、単球とは血管内に存在しているマクロファージと考えることもできる。

肥満細胞
肥満細胞は、マスト細胞ともよばれる。肥満細胞は、皮膚深部や小血管壁に沿う位置などに存在して、細胞内に、ヒスタミン、セロトニン、ヘパリンなどの化学伝達物質を保持している。そして、体内に異物を検出すると、化学伝達物質抗体を放出し抗体をつくらせるはたらきがある。アレルギー反応を起こす細胞でもある。
  

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じわり温暖化!沖縄の「リュウキュウキッカサンゴ」和歌山で発見

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今年の冬は暖かい。各地のスキー場で雪不足のニュースが聞こえてくる。

北の国、青森地方気象台によると23日、青森市の積雪がゼロになった。参考記録を含めると、同市の2月中の積雪ゼロは1949(昭和24)年以来、58年ぶりのことだそうだ。

南の国、和歌山では沖縄で見られるサンゴ、リュウキュウキッカサンゴの生育が確認された。

沖縄のサンゴは美しい。しかし地球温暖化の一現象であるかと思うと、複雑な気持ちだ。

今日は沖縄で印象的な美しいサンゴについて調べる。身近なところで見られるようになったら要注意だ。 

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関連するニュース
熱帯のサンゴ、和歌山・潮岬で発見…水温上昇が要因


沖縄以南の熱帯に分布する「リュウキュウキッカサンゴ」が21日、本州最南端の和歌山県・潮岬(串本町)沿岸で見つかった。

これまで国内の北限は高知県・足摺岬周辺で、本州での確認は初めて。専門家は、黒潮で運ばれた幼生が地球温暖化の影響もあって成長した可能性があるとしている。

串本海中公園センターの野村恵一学芸員(49)が潮岬西約100メートルの海底(水深約6メートル)で、緑褐色の同サンゴ1群体(長さ約3メートル、幅約2メートル)を発見した。大きさから、1990年ごろに幼生が定着したとみられる。

潮岬沿岸では、2月の水温がこの数年で約1度上昇している。家戸敬太郎・近畿大水産研究所助教授(水産増殖学)は「水温上昇が要因では。特にこの冬は高く、これまで越冬できなかった魚や貝の生存も確認されている」と指摘する。(2007年2月22日0時38分  読売新聞)
 

沖縄にはどんなサンゴがあるか?


沖縄のサンゴは美しい。見ているだけで癒される。最近水温が30度以上になると起きるサンゴの白化が問題になっている。これも地球温暖化の現象だ。さて、次のサンゴの中で和歌山で発見された「リュウキュウキッカサンゴ」はどれでしょう?

                         

  

                        D
 

E                          
 

いかがですか?自然のつくり出す不思議な造形、色彩に惹かれます。

正解はです。キッカとは菊花と書くのでしょうか?そういえば菊の花びらのようにも見えます。

A.アオサンゴ  B.エダサンゴ  C.ミドリイシサンゴ  D.リュウキュキッカサンゴ  E.ユビエダハマサンゴ  F.スリバチサンゴ 

 

データで見る「沖縄サンゴカルシウム」の驚くべきパワー―生活習慣病を撃退!
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新発見!NpO2に「磁気八極子」という不思議な磁力

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 前回、「なぜ磁石では、N極・S極があるのか?」というと、「スピンという、個々の原子のもつ小さな磁石がすべて同一方向を向いているからである」ということを述べました。

 この性質を磁気双極子といいます。ところがふつうの物質ではN極・S極がありません。これはスピンが別々の方向を向いているからです。

 ある物質はスピンが2通りの方向に向いています。これを磁気四極子と言います。ある原子では4通りの方向を向いています。これを磁気八極子といいます。

 これまで、磁気八極子の存在はあまり知られていませんでしたが、NpO2(ネプツニウム酸化物)が磁気八極子だということが「独立行政法人日本原子力研究開発機構」の研究で発見されました。

 ネプツニウムというのは、超ウラン元素の一つ。アクチノイドという原子グループの一つです。超ウラン元素やアクチノイドというのは、放射線を出し他の物質に変化するので、取り扱いが難しく、研究が進んでいない分野です。

 今回の研究成果により物性物理の重要課題であるアクチノイド化合物(NpO2もその一つ)の電子状態の解明が大きく進展し、超伝導機構などが解明されることが期待されます。

 今日は強磁性を持つ「アクチノイド化合物」とは何か?「電気八極子」とは何か?学びます。(参考HP Wikipedia・日本原子力研究開発機構)

 
関連するニュース
ネプツニウム酸化物NpO2に新しい磁気秩序「磁気八極子秩序」を発見


 50年来の謎であったネプツニウム酸化物アクチノイド化合物の一種)の特異な磁気状態は、磁気八極子による新しい秩序状態であることを確認。「磁気秩序 = 磁気双極子の秩序」というこれまでの常識を覆す発見である。

 独立行政法人日本原子力研究開発機構は、東北大学金属材料研究所との共同研究により、50年来の謎であったネプツニウム酸化物NpO2アクチノイド化合物1)の一種)の特異な磁気状態を、核磁気共鳴法2)を用いて解明し、NpO2ではNp原子を    構成する5f電子3)が新しい磁気八極子秩序4)状態を形成していることを発見しました。

 これは、原子力機構先端基礎研究センターの徳永陽研究員、神戸振作研究主幹、東北大金研・放射線金属化学研究部門の青木大助手、本間佳哉助手、塩川佳伸教授らによる成果です。

 低温でNpO2に現れる磁気状態が、通常の磁性体で見られる磁気秩序でないことは1950年代には既に知られていました。しかしそれがどのような状態かは不明であり、物性物理の大きな難問でした。

 今回の研究成果により物性物理の重要課題であるアクチノイド化合物の電子状態の解明が大きく進展し、超伝導機構などが解明されることが期待されます。また、今回初めて観測された「磁気八極子秩序」は、多くの物理現象に普遍的な「自発的対称性の破れ」という現象の一つであることから、今後、電気十六極子などまだ見つかっていない新たな「自発的対称性の破れ」現象の探索が進むことも期待されます。

 本成果は、米国物理学会誌Physical Review Letters誌 12月22日号に掲載予定です。 (2006/12/19 JAEA)

ネプツニウムとは何か?


 原子番号93の元素。元素記号はNpアクチノイド元素の一つ。超ウラン元素でもある。銀白色の金属で、展性、延性に富んでいる。常温、常圧での安定な結晶構造は、斜方晶。摂氏280℃付近から正方晶となり、更に摂氏580℃付近より体心立方構造(BCC)が安定となる。比重は、20.45、融点は摂氏640℃、沸点は摂氏3900℃。原子価は、3価〜7価(5価が安定)。 

アクチノイド化合物1)とは何か?


 原子番号89のアクチニウム(Ac)から103番のローレンシウム(Lr)までのアクチノイド元素を含む化合物。5f電子という他の元素にはない独特の電子をもつため、複雑な磁性や超伝導など多彩な物理現象が出現する舞台となります。

 しかしほとんどのアクチノイド元素は天然では存在せず、また強い放射性のため取り扱いが難しい。このためアクチノイド化合物の電子物性の研究は天然に存在する原子番号92のウラン(U)の場合を除いてほとんど手が付けられておらず未踏の領域となっています。

 超ウラン元素
 ウランより重いネプツニウム以降の元素のことを超ウラン元素という。超ウラン元素のほとんどは自然界には存在せず人工的な環境で生み出されたものであり、半減期も短いものが多い。このため物理的、化学的性質の詳細はとりわけ不明な部分が多い。

核磁気共鳴法2)とは何か?


 核磁気共鳴法(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)は原子核の核スピンと電磁波との共鳴現象を利用して固体内の電子状態を探る手段で、その原理は核磁気共鳴断層診断装置(MRI:Magnetic Resonance Imaging)として医療の分野でも広く応用されています。核磁気共鳴法の最大の利点は、物質内部の様子を微視的に観測できる点で、電子がつくる微小な磁場の変化を高感度で測定することができます。原子力機構は国内で唯一、アクチノイド化合物の測定が可能な核磁気共鳴装置を有しています。

5f電子3)とは何か?


 電子はその属する軌道の種類に応じて分類され呼称されます。軌道にはs、p、d、fの4種類があり、5f電子はそのうちの5f軌道上の電子です。比較的高い運動エネルギーを持つが、その軌道の空間的な広がりは大きくないという特徴を持つため、化合物を形成した際には、結晶中を動ける状態(遍歴)と、動けない状態(局在)の中間的な性質をもちます。

 また通常は別々の電子のスピンと軌道が、強い相互作用により結合し、両者が渾然一体となった多極子という新しい自由度を持つようになります。このような5f電子の特徴は固体電子物性における“局在”と“遍歴”という古くからの命題と“スピン”と“軌道”という今日的な課題に対し、格好の研究の場を提供しています。

磁気八極子秩序4)とは何か?


 固体の中の磁気モーメントが、自発的に整列している状態を磁気秩序と呼びます。もっともよく見られる磁気秩序は磁気双極子が一方向に整列した状態で、これを強磁性状態と呼びます。磁石は、その典型的な例です。今回の発見は、整列している磁気モーメントが磁気双極子ではなく、磁気八極子であることを実証したことが特徴です。


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「磁石」ってなんだろう?すべての物質にある「スピン」とは何か?

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 磁石とは何か?
 そう、N極とS極を持ち、鉄などを引きつけるものである。このような力を磁力(磁性)という。では磁力(磁性)を持つものは何だろう?

 正解はほとんどの物質だ。

 鉄が磁石になるのは知られていますが、ほとんどの物質が磁性を持つことはあまり知られていない。それは、大部分のものは磁性が弱いからである。

 紙を糸などでつるし、強力な磁石(アルニコ磁石など)を近づけると引きつけられるので驚く。

 鉄以外では、ニッケル、コバルト、希土類金属は強い磁性を持ちよく磁石として使われる。逆に反磁性となるものに銅や水がある。

 強力な磁界の中ではトマトやリンゴが浮く。反磁性である水分のためだ。磁石について学ぶ。(参考HP 広島大学理科特別授業) 

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 なぜ物質には磁性があるのか?
 正解は物質をつくる原子自体が、小さな磁石(スピン)だから。

 原子は電子と原子核からできており、電子はいつも運動している。右ねじの法則で学んだように直線電流が流れれば、右回りに磁界が生じます。電子が運動をすれば磁界が生じる。このような原子の中にある小さな磁石のことを「スピン」という。

 これらの「スピン」が同一方向を向くと、鉄などでは強い磁石ができる。その結果、磁石全体でN極・S極がはっきりとわかれる。ところがふつうの物質はN極・S極にわかれていない。これは原子のもつ「スピン」が別々の方向を向いているからだ。

 磁石の分類方法
 磁石は、いろいろな種類が研究開発されてきた。これらの多くの磁石を分類する場合、何を基準として分類するかによって異なる。一般的な分類法は、次の通りだ。

1.成分元素による分類(鉄、ニッケル、コバルト、希土類金属など)
2.製造法による分類(鋳造、焼結、圧延、線引など)
3.素材の状態による分類(合金、セラミックス、ポンド磁石)
4.異方性の有無による分類(等方性、異方性)
5.保磁力の大小による分類(硬質、半硬質)
6.磁化原理による分類(フエロ磁性、フェリ磁性、デイア磁性) 

 成分元素による磁石の分類
 この分類法はもっとも代表的なもので、一般に広く用いられている。磁性を発揮する主体元素は、鉄、ニッケル、コバルト、希土類金属などであり、通常は、化合物、合金の形態で実用上は多くの添加元素を含む複雑な組成となっている。

 成分元素で磁石を分類する場合の名称は、主元素の頭文字を組み合わせたものが多い。例えばアルミニウム、ニッケル、コバルトを含む磁石はそれらの頭文字をとって、アルニコと称する。希土類金属を主成分とする磁石はネオジム磁石、サマリウム磁石のように呼ばれる。

 ただし、名称は国によって異なり、また各メーカーでは独自の商標をつけた名称を用いているから、その主成分が何かを確かめる必要がある。以上のことをふまえて、現在工業化されている磁石、および多量生産されていないが、特殊用途に実用化されている磁石の一覧は次のようである。 

 主な磁石種類
 アルニコ磁石 フェライト磁石 鉄・クロム・コバルト磁石 マンガン・アルミニュム・カーボン磁石 稀土類磁石 ボンド磁石 

 前述のように、磁石は成分元素による分類がもっとも一般的であるが、その他の分類についてもそれぞれの特徴を示すものとして有益である。これらの概要を示せば次のようになる。

1.鋳造磁石:  おもにアルニコ磁石がこれであり、複雑な形状のものができるのが特徴である。
2.塑性加工性磁石: 鉄・クロム・コバルト磁石がこの代表である。圧延、線引などで、薄板、細線とすることができるので、特殊用途の磁石として有望である。
3.異方性磁石: 磁石は製造法によって、特定の方向にのみ磁性が強いものを作ることができる。これを異方性磁石という。異方性磁石は特定方向に強力である特徴があるとともに、その他の方向で使うことはできない欠点がある。どの方向でも同じ磁性の磁石は等方性といわれる。これは磁性は弱いが、設計上どの方向で用いてもよい特徴がある。

 異方性磁石を作る方式としてはいろいろな方法がある。第一は希土類磁石の場合のように、粉末を磁場中でプレスして特定の結晶方向を揃えること。第二は鉄・クロム・コバルト磁石の場合のように、磁場中で熱処理して析出相の方向を揃える方法。第三は鋳造的に結晶方位を揃えることなどである。(株式会社 未踏HPより引用) 

 

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失った「自分の歯」を取り戻せる?「歯の再生」マウスで成功 理大

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大人の歯の数はいくつだろうか?

正解は「親知らず」を入れると32本である。

歯は大切なのはもちろんだが、私の歯は子供の頃の虫歯で半数は治療を受けた。子供達には歯を大切にさせたいと思う。

しかし、時代は日々進歩してる。抜けたり、虫歯になった歯を将来、再生することができるようになるかもしれない。マウスを使った「歯の再生実験」が成功した。人への応用が期待される。

再生医療の分野ではES細胞が話題になっている。ES細胞では肝臓の細胞をつくり出すことには成功したが、肝臓そのものはまだできていない。

今回もES細胞から歯をつくったのではなく、マウスの歯のもとになる細胞を移植して歯を再生した。

しかし、近い将来ES細胞から歯のもとになる細胞ができたとき、すぐに歯を再生できる重要なテクノロジーを確立したといえる。

研究した東京理科大のチームは、今後もさまざまな臓器について移植再生を試みるそうだ。

今日は「歯のできかた」と「歯のつくり」「虫歯の原因」について調べます。(参考HP Wikipedia・花王・LION)

関連するニュース 
胎児細胞から「歯」再生、東京理科大がマウスで成功


マウスの胎児から採取した細胞を体外で培養した後に、マウスに移植して血管や神経のある歯を丸ごと作り出すことに、東京理科大基礎工学部の辻孝・助教授(再生医工学)らの研究グループが初めて成功した。

成功率も高く、歯周病や虫歯で抜け落ちた歯を再生させる技術として注目を集めそうだ。19日のネイチャーメソッズ電子版で報告された。

研究グループは、臓器や組織は、その元になる細胞の上皮組織、間葉組織が相互作用して形成される“種”が成長してできることに着目した。

まずマウスの胎児から、歯の元になる細胞、歯胚(はい)を取り出す。歯胚を構成する上皮組織と間葉組織を酵素でバラバラにしてそれぞれ約10万個の細胞として、ゲル状のコラーゲンの小さな滴(0・02cc)に高密度に注入。血清の入ったシャーレの中で2〜4日間培養したところ、歯の種を再生できた。

その歯の種の一部(長さ0・25ミリ)をマウスの抜歯した跡に22回移植したところ、17回生着し、2週間後には8倍の2ミリの大きさの歯に成長していた。

この歯には、機能を維持するのに必要な神経や血管が内部に通り、歯と歯茎の間でクッションの役目を果たしている歯根膜もできていた。

再生医療の分野では、胚性幹細胞(ES細胞)から、肝臓など目的の臓器の細胞を作ることには成功しているが、臓器そのものを作製するまでには至っていない。

研究グループでは、同様の方法で、マウスの毛を作製することにも成功。今後、腎臓や肝臓などさまざまな臓器の作製に応用していく考えだ。(2007年2月19日  読売新聞) 

歯はどうやってできるの?
 1.歯胚の形成 → 2.歯冠硬組織の形成 → 3.歯根硬組織の形成 → 4.セメント質・歯根膜・固有歯骨の形成 → 5.歯の萌出 
 
といった複雑な形成過程を通ってできます。参考HP FUMI's Dental Officel
 
 歯のしくみ 
みなさんは、自分の歯の数をご存じですか。成人の歯は通常28本。「親知らず」と呼ばれる第3大臼歯4本を加えると32本になりますが、最近では生えない人も多いようです。

これらの歯は、「切歯」「犬歯」「臼歯」の3種類に分けられ、また、歯肉から上に見える部分を「歯冠」、歯肉に隠れている部分を「歯根」といいます。
歯は、「エナメル質」「象牙質」「セメント質」から成り立っています。エナメル質はからだの中でもいちばん硬い組織で、水晶に近い硬度です。また、歯の中心部には、神経や血管が入り込んだ「歯髄」という大切な組織があります。
 
虫歯の原因は?
ムシ歯の病因には「細菌(ミュータンス菌)」「歯の質」「糖質」の3つの要素があります。この3つの要素が重なったときに、時間の経過とともにムシ歯が発生します。

3つの要素のうち、1つあるいは2つの要素だけでムシ歯が発生することはありません。
 ミュータンス菌
約1μmくらいの球状の菌で、鎖のようにつながっています。※1μm=1/1000mm
 
ミュータンス菌とは?
食べ物カスがあると、ミュータンス菌が繁殖し、プラーク(歯垢)を形成する。 プラーク(歯垢)は食べカスではなく、歯の表面にネバネバとこびりついている細菌のかたまりです。プラーク1mg(耳かき一杯程度)中には2〜3億個もの細菌が棲み、その種類は350種以上といわれています。その中で、特にムシ歯の原因となるのがミュータンス菌です。

ミュータンス菌は、砂糖からデキストラン(グルカン)をつくりプラークを形成します。デキストランはネバネバした多糖体で水に溶けません。そのため、歯に強固にくっつきます。

ミュータンス菌は、糖質から酸をつくり、歯を溶かしていきます。これが虫歯です。

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冬の水辺の鳥「カモ」と「アヒル」の違いは何か?

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冬の水辺でよく見かけるカモのなかま。羽がつややかで美しいものが多い。油がついていてよく水をはじきそうだ。カモとはどんな鳥なのか?身近なカモの種類について調べる。 (参考HP Wikipedia)

カモとは何か? アヒルとは何か?


カモ(鴨)は、カモ目カモ科の鳥類のうち、体が小さく、首があまり長くなく、雄と雌で色彩が異なるものをいう。分類学上のまとまった群ではない。

日本では主にマガモカルガモなどが生息し、全国の河川や湖などで見られる。また、季節によってはオシドリシノリガモなども見られる。

マガモを家禽化したものはアヒル(家鴨)と呼ばれる。日本語と異なり英語のDuckなどヨーロッパの言語では、野生の鴨と家禽のアヒルも同じ言葉を使う。

次のカモのなかまの名前は何でしょう?

A                B      
 

                      
 

E 
                  
 

正解はA.マガモ B.コガモ C.オナガガモ D.ヒドリガモ E.オシドリ
F.キンクロハジロ です。

A.マガモ
体長は約60�p。繁殖期のオスは黄色のくちばし、緑色の頭、白い首輪、灰白色と黒褐色の胴体とあざやかな体色をしている。

メスはくちばしが橙と黒で、ほぼ全身が黒褐色の地に黄褐色のふちどりがある羽毛におおわれる。非繁殖期のオスはメスとよく似た羽色(エクリプス)になるが、くちばしの黄色が残るので区別できる。

B.コガモ
大きさは38cmくらい。小さなカモ。全体は灰色っぽい。頭は茶色で、目から首の後ろにかけてこい緑色。体の横に、体にそって白い線が走っている。お尻のクリーム色が目立つ。冬鳥だが、北の地方では少し繁殖(卵から子育て)している。湖や川などに集団でいることが多い。都会の池などにも来る。

C.オナガガモ
オスは75cmくらい。メスは53cmくらい。全体にほっそりとしたカモで、オスの尾は長い。オスの顔や頭はこげ茶色で、首の後ろに白い線が走っている。嘴は黒で、両側はうすい青。メスは目立たない色。逆立ちして、お尻を高く上げて水中の餌を食べる。冬に日本に来て、川や湖、池などに集団でいることが多い。

D.ヒドリガモ
頭の部分が赤く、額はクリーム色。人が近づくと仲間に「ぴゅー」と警戒信号を発する

E.オシドリ
体長は45cmほどで、カラスよりやや小さい。繁殖期のオスはクチバシのピンク、目の上から冠羽にかけてのシロ、首にある長いチャイロの羽、栗色の胸、オレンジ色の翼、翼の風切羽が変形した「銀杏羽」など非常に特徴的な羽色をしている。メスは全体的に灰褐色で、目のまわりに白いアイリングがあり、目の後ろに白い線が続く。オスは非繁殖期にメスとよく似た羽色(エクリプス)になるが、くちばしのピンクが残るので区別できる。オスメスとも腹は白く、脚は黄色をしている。

F.キンクロハジロ
オスは下面が白くその他は黒色で、頭の後ろから長く垂れ下がった冠羽が特徴。嘴は青灰色で先端が黒色。メスは全体に茶褐色で下面は上面よりも淡色。日本には冬鳥として全国に渡来し、湖沼や池、河川などに分布する。繁殖期が終わると、換羽(エクリプスという)して、メスの体色似るが全体的にメスより黒味を帯びる。
 

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どちらがオオサンショウウオ?中国外来種すでに日本で繁殖?

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先日、「カワニナ」に似た外来生物の「コモチカワツボ」の話題を取り上げた。外来種が日本国内に広まる例は多い。

「コモチカワツボ」と同様に、外来種「チュウゴクオオサンショウウオ」がすでに国内で繁殖しているのを松井正文教授(京都大学)が確認した。

DNA鑑定で確認したので間違いはないと思われる。発見されたのが京都や徳島で、5固体。若い固体もふくまれていたということなので、繁殖拡散していると予想される。

オオサンショウウオ科は世界に3種。「チュウゴクオオサンショウウオ(中国産)」、「ヘルベンダー(米国産)」、そして日本の「オオサンショウウオ」。

特別天然記念物「オオサンショウ」が駆逐されたり、交雑がおきる心配がある。

今日は「オオサンショウウオ」と「チュウゴクオオサンショウウオ」、外来生物の問題点について調べる。(参考HP Wikipedia・両生類のページ

どちらがオオサンショウウオ?
 
A                         

関連するニュース
オオサンショウウオ、中国から外来種


国の特別天然記念物オオサンショウウオに姿がそっくりな外来種が中国から日本に入り込み、河川で繁殖している可能性が高いことが、京都大の松井正文教授(動物系統分類学)の調査で分かった。チュウゴクオオサンショウウオという種類で、過去にペット用や食用として持ち込まれたものが自然界に広がったとみられる。日本固有種のオオサンショウウオが駆逐されたり、交雑によって遺伝子が乱されたりする恐れがあるという。

国内では以前から、「体の模様が普通のオオサンショウウオと違うものがいる」という情報があった。しかし、オオサンショウウオは個体によって体の色が様々で、外見だけでは区別が難しい。

そこで、松井さんは、三重、大阪、岡山、大分など14府県でDNA調査をした。その結果、京都府の川の4匹、徳島県の水路の1匹が、中国の揚子江流域などに広く生息するチュウゴクオオサンショウウオの遺伝子型と一致した。若い個体も交じっていたことから、日本で繁殖した可能性が高いとみている。

国際自然保護連合(IUCN)日本委員会によると、チュウゴクオオサンショウウオはワシントン条約で商取引が禁止されている。 (asahi.com 2007年2月16日) 

チュウゴクオオサンショウウオとは何か?


上図 和名:チュウゴクオオサンショウウオ 学名:Andrias davidianus

分布 中国南西部 生態 良く解ってはいませんが、日本産オオサンショウウオと同様の生態をとっていると、考えられます。 全長 500-1500mm

日本産の種より若干大きくなり、頭のイボは小さく、対になって並んでいることが多い。体色は、白みがかって明るく、大きく独立した斑紋があります。また、頭はなめらかで、目がわりあい目立って見えます。しかし、日本産と同様に、生体ではあまり目が見えません。 国内にかなりの数が輸入されたことがあります。しかし、ほとんど売れなく、その後はどうなったか?たまに逃げた(逃がした)本種が、発見されて新聞にのることもあります。

オオサンショウウオとは何か?


上図 和名:オオサンショウウオ 学名:Andrias japonicus

分布 岐阜県以西の本州、大分県 オオサンショウウオ(大山椒魚)は、日本では本州の岐阜県以西と四国、九州の一部に生息する、チュウゴクオオサンショウウオと並ぶ世界最大の現生両生類である。体長は50〜60cm、中には1mを越えるものもいる。

目はとても小さく、視力は弱い。日本国の特別天然記念物1952年3月29日指定)。  

外来生物の問題点は?


もちろん全ての外来生物が悪影響を及ぼすわけではなく、たいていの外来生物は自然のバランスの中に組み込まれ、大きな影響を与えずに順応してしまいます。しかし、中には次のような問題も起きます。

生態系への影響外来生物が在来の生き物を食べてしまうことにより、本来の生態系が乱されてしまったり、在来生物との間に競争がおこり、生活の場を奪ってしまったりする。

人の生命・身体への影響たとえば、毒をもっている外来生物にかまれたり、刺されたりする危険があります。

農林水産業への影響外来生物の中には、畑を荒らしたり、漁業の対象となる生物を捕食したり、危害を加えたりするものもいます。

移入・外来・侵入種―生物多様性を脅かすもの

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オールスケルトンタイプの電気製品が可能に?「透明エレクトロニクス」の技術最前線

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スケルトンタイプの電気製品が流行した。透明な電気製品の中に複雑な電子回路が見える製品には、近未来的な好奇心を感じた。
 
しかし、透けるといっても中の配線や配電盤はしっかり見えていた。もしこれらの電子回路の部分も透明になったらオールスケルトンタイプの電気製品ができる。
 
そんな夢の技術が一歩実現に近づいた。東北大学の金属材料研究所のグループが透明な酸化物半導体(酸化亜鉛)を、薄膜結晶にする技術を開発した。
 
この技術は、透明エレクトロニクスの中心課題であった透明薄膜トランジスタ高性能化を可能にするだけでなく、高温超伝導酸化物にも応用することが期待されるすばらしい成果だ。
 
近未来には、透明なガラスと思ったものが、電気を流すとテレビになるといったものができます。窓の外の景色をその日の気分によって変えるといった使い方もできるでしょう。
 
今日は将来の夢の技術「透明エレクトロニクス」について調べます。(参考HP JST)
 
 スケルトン金属  ZnO    

関連するニュース

酸化物における量子ホール効果の観測に初めて成功

国立大学法人東北大学金属材料研究所の塚崎 敦博士研究員と大友 明助手らは、東北大学電気通信研究所および独立行政法人科学技術振興機構と共同で、酸化物における量子ホール効果の観測に世界で初めて成功しました。

量子ホール効果の観測に用いた試料は、酸化亜鉛(ZnO)および酸化亜鉛と酸化マグネシウムの混晶(MgZnO)の積層薄膜からなり、結晶育成技術を工夫し薄膜結晶の品質を高めたことで今回の成功につながりました。

量子ホール効果は、高純度の半導体中に形成された2次元電子ガスホール抵抗が極めて高精度に量子化されることを利用して電気抵抗標準として用いられています。なお、量子ホール効果には、整数量子ホール効果と分数量子ホール効果とがあり、今回観測されたのは整数量子ホール効果です。

東北大学の研究グループは、従来のZnO薄膜結晶の品質を著しく改善する成長技術を開発し、紫外発光ダイオードや透明薄膜トランジスタなどの素子を世界に先駆けて開発してきました。今回、この技術を基に作製したZnOとMgZnOの積層薄膜で、分極効果をつくると、高い移動度を有する2次元電子ガスを形成することに成功したので、量子ホール効果の観測に至りました。

今回の成果は、透明エレクトロニクスの中心課題であった透明薄膜トランジスタ高性能化を可能にするだけでなく、高温超伝導酸化物をはじめとする多様な物性・材料群と量子ホール効果を組み合わせることを容易にすることから、新奇な物理現象発見への可能性を拡げるものです。

本研究成果は、米国の科学雑誌「Science(サイエンス)」への掲載に先立ち、2007年1月25日(米国東部時間)付けでオンライン公開されます。 (2007年1月26日 独立行政法人科学技術振興機構)

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透明エレクトロニクスの未来


近年、透明なプラスチックで外装された“スケルトン”構造の携帯型機器が多く見られるようになりましたが、「透明エレクトロニクス」で実現できることを端的に言えば、機能の根幹である電子回路も透明にしてしまうことです。

そのためには、透明薄膜トランジスタの高性能化、すなわち電子移動度の向上が必要でした。酸化物半導体でも従来の半導体並みに高いトランジスタ特性を実現できる可能性を示した点で、本研究は「透明エレクトロニクス」の実現に可能性を切り拓いたといえます。

透明な電気を通す物質とは?


「透明」というと=ガラス=絶縁体というイメージがあるので、電気を通す物質はないように思いますが、実はいくつか発見されています。

ITO(酸化インジウム・スズ)
・酸化インジウムに5〜10wt%の酸化スズを添加
・In3+席に置換したSn4+がキャリア電子を発生する
・酸素欠損も同時にキャリアを発生
・抵抗率が低い(1.5〜2.0×10−4Ωcm)

・液晶ディスプレイなどにもっともよく用いられている
・インジウムが高価である

酸化亜鉛
・酸化亜鉛に酸化アルミニウムや酸化ガリウムを添加
・安価だが抵抗率が高い(〜1.0×10−3Ωcm)

酸化スズ
・酸化スズに酸化アンチモンやフッ素をドープ
・太陽電池用電極として使用されている

量子ホール効果とは?


2次元電子ガス(参考図)の運動方向に垂直に強い磁場をかけると電子の軌道運動が量子化され、エネルギーがとびとびの値となるランダウ準位が形成されます。

このランダウ準位を磁場の強度で変化させたとき、電子のエネルギーがちょうどランダウ準位のエネルギーと一致するとホール抵抗(参考図)に平坦部が現れます。ホール効果が量子化されるこの現象を量子ホール効果と呼びます。

なお、量子ホール効果には整数量子ホール効果と分数量子ホール効果とがあり、それぞれを明らかにした功績により発見者には1985年と1998年にノーベル物理学賞が贈られました。

2次元電子ガスとは何か?


半導体と絶縁体あるいは異種半導体どうしの接合界面で界面に沿って運動する電子、すなわち、2次元平面にのみ運動量を持つ希薄な電子のことを2次元電子ガスと呼びます。 (参考図

ホール抵抗とは何か?


固体中を流れる電流に垂直に磁場をかけると、電流と磁場の両方に直交する方向に電圧(ホール電圧)が生じる現象をホール効果と呼び、ホール電圧を電流で割った値がホール抵抗です(参考図)。

分極効果とは何か? 


コンデンサでは絶縁体の両端に電圧をかけたときだけ電荷が蓄積されますが、絶縁体を強誘電体に置き換えると電圧を切っても蓄積された電荷は失われないため、不揮発性メモリとして動作し実用されています。

このとき強誘電体中では相反する電荷を担う原子または分子の位置がわずかにずれており、これを分極した状態にあるといいます。ある種の結晶は電圧をかけなくても特定の結晶方位にわずかに分極した状態にあります。

分極の大きさが異なる異種材料を接合するとその差に比例した電荷が界面に蓄積されるようになります。このことを分極効果と呼び、本研究で用いたZnOとMgZnOの接合では、この分極効果を用いて正の電荷を界面に蓄積した結果、電子が界面に引き寄せられて2次元電子ガスが形成されました(参考図)。 
 

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温泉は「鉱物資源」だ!温泉に含まれる成分とは何か?

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今年は暖かい日が続いている。いつもなら冬の休日は家族で温泉にでかけるのが、ささやかな楽しみである。

箱根もよいが、伊豆もよい。近くにはよい温泉が多い。最近は歩いて100mの場所にも温泉がある。こちらの温泉は地中深くボーリングして取り出したものである。

昔のイメージとは変わって街の中でも楽しめる温泉が多くなった。

温泉とは何だろうか?またどんな種類の温泉があるのだろうか?

先日、熱水鉱床の話をしたが、水は高温・高圧下ではさまざまな金属を溶かすことができる。地上に出てくる温泉の中にも、まだいろいろな物質が溶けており、これが健康にもよい。

温泉というのは、文字通りの温かい水ではなく、実に様々なものを溶かした鉱物資源という印象だ。

今日は温泉について学ぶ。(参考HP Wikipedia)

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温泉とは何か?


温泉(おんせん)とは、地中から湯が湧き出す現象や、地下水が湯となっている状態、またはその場所を示す用語である。その湯を用いた入浴施設も一般に温泉と呼ばれる。

日本では温泉は温泉法と環境省の鉱泉分析法指針で定義されている。

温泉の三要素 温泉には以下の三つの要素がある。

1.泉温
泉温は湧出口(通常は地表)での温泉水の温度とされる。泉温の分類としては鉱泉分析法指針では 冷鉱泉・微温泉・温泉・高温泉 の4種類に分類される。
泉温の分類は、国や分類者により名称や泉温の範囲が異なるため、世界的に統一されているというわけではない。

2.溶解成分(泉質)
溶解成分は人為的な規定に基づき分類される。日本では温泉法及び鉱泉分析法指針で規定されている。鉱泉分析法指針では、鉱泉の中でも治療の目的に供しうるものを特に療養泉と定義し、特定された八つの物質について更に規定している。溶解成分の分類は、温泉1kg中の溶存物質量によりなされる。

3.湧出量
湧出量は地中から地表へ継続的に取り出される水量であり、動力等の人工的な方法で汲み出された場合も含まれる。

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温泉法による温泉の定義


日本では、1948年(昭和23年)7月10日に温泉法が制定された。この温泉法第2条(定義)によると、温泉とは、以下のうち一つ以上が満たされる「地中からゆう出する温水、鉱水及び水蒸気その他のガス(炭化水素を主成分とする天然ガスを除く。)」と定義されている(広義の温泉)。

1.温度
泉源における水温が摂氏25度以上。(摂氏25度未満のものは、冷泉または鉱泉と呼ぶ事がある)

2.成分
次の成分のうち、いづれか1つ以上のものを含む。(含有量は1kg中)
溶存物質(ガス性のものを除く。) 総量1000mg以上
遊離炭酸(CO2) 250mg以上

リチウムイオン(Li+) 1mg以上
ストロンチウムイオン(Sr++) 10mg以上
バリウムイオン(Ba++) 5mg以上
フェロ又はフェリイオン(Fe++,Fe+++) 10mg以上
第一マンガンイオン(Mn++) 10mg以上
水素イオン(H+) 1mg以上
臭素イオン(Br-) 5mg以上
沃素イオン(I-) 1mg以上
フッ素イオン(F-) 2mg以上
ヒドロひ酸イオン(HAsO4--) 1.3mg以上
メタ亜ひ酸(HAsO2) 1mg以上
総硫黄(S)[HS-,S2O3--,H2Sに対応するもの] 1mg以上
メタほう酸(HBO2) 5mg以上(殺菌や消毒作用がある塩化物質。眼科で目の洗浄や消毒に使われる。)
メタけい酸(H2SiO3) 50mg以上(保温効果を持続させる作用がある。)
重炭酸ソーダ(NaHCO3) 340mg以上
ラドン(Rn) 20(100億分の1キュリー単位)以上
ラジウム塩(Raとして) 1億分の1mg以上
備長炭お風呂用 ごくらく湯 1KG

日本漢方研究所

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鉱泉分析法指針による分類


療養泉

鉱泉分析法指針では、治療の目的に供しうる鉱泉を特に療養泉と定義し、特定された八つの物質について更に規定している。
泉源の温度が摂氏25度以上であるか、温泉1kg中に以下のいずれかの成分が規定以上含まれているかすると、鉱泉分析法指針における療養泉を名乗ることができる。

1.溶存物総量(ガス性のものを除く) - 1000mg
2.遊離二酸化炭素 - 1000mg
3.Cu2+ - 1mg
4.総鉄イオン(Fe2++Fe3+) - 20mg
5.Al3+ - 100mg
6.H+ - 1mg
7.総硫黄([HS-,S2O3--,H2Sに対応するもの)- 2mg
8.Rd - 111Bq

さらに療養泉は溶存物質の成分と量により以下のように分類される。

塩類泉 - 溶存物質量(ガス性物質を除く)1g/kg以上
単純温泉 - 溶存物質量(ガス性物質を除く)1g/kg未満かつ湯温が摂氏25度以上
特殊成分を含む療養泉 - 特殊成分を一定の値以上に含むもの 
薬用入浴剤 七草湯500ml

オムニ

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温泉は成分によってどんな種類に分かれるか?
単純温泉

含まれる成分の含有量が少ないため(温泉水1kg中1000mg未満)、刺激が少なく肌にやさしい。無色透明で、無味無臭。旧泉質名は単純泉。神経痛、筋肉・関節痛、うちみ、くじき、冷え性、疲労回復、健康増進などの一般的適応症に効果がある。

硫黄泉

硫黄が多く含まれる温泉。卵の腐ったような硫化水素の臭いがあり、色は微白濁色。換気が悪い場合、中毒を起こすことがある。ニキビ、オイリー肌、皮膚病、リュウマチ、喘息、婦人病などの症状に効果あり。硫黄イオンはインスリンの生成を促す働きがあるので、糖尿病の症状にも有効。刺激が強い泉質なので、病中病後で体力が落ちている人や乾燥肌の人には注意が必要。

塩化物泉

ナトリウムが含まれる温泉。旧泉質名は、食塩泉。主な効用としては、外傷、慢性皮膚病、打ち身、ねんざ、リュウマチ、不妊症などがあげられる。飲用は胃腸病に効くといわれている(飲泉は、医師の指導を受け、飲用の許可がおりている場所で、注意事項を守って行うこと)。ナトリウムイオンは、脳のホルモンを刺激し、女性ホルモンのエストロゲンを上昇させる働きがあるので、女性の更年期障害にも有効。

含鉄泉

鉄を含む温泉。水中の鉄分が空気に触れる事によって酸化するため、湯の色は茶褐色である。殺菌消毒作用がある。炭酸水素塩系のものと硫酸塩系のものがある。この泉質の温泉は保湿効果が高いので、体がよく温まる。貧血に効く。

含銅・鉄泉

銅及び鉄を含む温泉。水中の金属分が空気に触れる事によって酸化するため、湯の色は黄色である。含鉄泉同様、炭酸水素塩系のものと硫酸塩系のものがある。血症、高血圧症などに効く。

含アルミニウム泉

アルミニウムを主成分とする温泉。旧泉質名は、明礬泉、緑礬泉など。殺菌消毒作用がある。肌のハリを回復させる効果があり、また慢性皮膚病、水虫、じんましんなどにも効く。明礬泉はとくに眼病に効果があるとされる。

酸性泉

水素イオンを多く含む強い酸性の温泉(PH3以上)。刺激が強く、殺菌効果が高い。また、古い肌を剥がし新しい肌に刺激を与えて自然治癒力を高める効果もある。水虫や湿疹など、慢性皮膚病に効く。肌の弱い人は入浴を控えるか、入浴後に真水で体をしっかり洗い流すなどの配慮が必要。

炭酸水素塩泉

アルカリ性の湯。重曹泉、重炭酸土類泉に分類される。重曹泉の温泉への入浴は、肌をなめらかにする美肌効果があり、外傷や皮膚病にも効果あり。飲泉すると慢性胃炎に効くといわれる。一方、重炭酸土類泉の温泉は炎症を抑える効果があるので、入浴は、外傷、皮膚病、アトピー性皮膚炎、アレルギー疾患などに効く。飲泉は、痛風、尿酸結石、糖尿病によいとされる。

二酸化炭素泉

無色透明で炭酸ガスが溶け込んだ温泉である。旧泉質名は単純炭酸泉。炭酸ガスが体を刺激し、毛細血管を拡張して血行をよくする効果がある。入浴による効果は、心臓病や高血圧の改善。飲泉は便秘や食欲不振によいとされる。

放射能泉

微量のラドン・ラジウムが含まれる。これらの不活性の気体のごく微量の放射能は人体に悪影響を及ぼす可能性は小さく、むしろ、ホルミシス効果で微量の放射線が免疫細胞を活性化させる(癌の発育を妨げることがあるのではないかと言われる)ので、むしろ体に良いのではないかと考えられている。皮膚病、婦人病を始め様々な病気や外傷に効果があるといわれるが、とくによいとされるのは痛風、血圧降下、循環器障害である。

硫酸塩泉

硫酸塩が含まれる。苦味のある味。芒硝泉、石膏泉、正苦味泉に分かれる。血行をよくする働きがある。入浴効果は外傷や痛風、肩こり、腰痛、神経痛などに効く。飲泉は便秘やじんましんに効く。硫酸塩は、強張った患部(硬くなった肌)を柔らかくして動きやすくする働きを持っているため痛風や神経痛の症状に効果が高い。 
にがり温泉 500g

アトピー水療法研究所

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貴重なハイテク元素!「マンガン鉱床」が含む「希土類」とは何か?

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金や銀、白金など貴金属の値段が上がっている。地球上にある物質の量は決まっている。人口は増え続ける。したがって1人あたりの金属の価値は高くなる。
 
国土の狭い、資源の乏しい日本では鉱物資源は貴重である。
 
このたび、産業技術総合研究所(茨城県つくば市)の研究で、超電導物質の原料に使われる「希土類」とよばれる物質がマンガン鉱床などに豊富に含まれていることがわかった。
 
今まで「希土類」の物質は、中国の風化花崗岩(かこうがん)鉱床から得られるものを輸入していた。マンガン鉱床は日本のものは採掘が終わっているが世界中にあり、安定した供給が得られそうだ。
 
今日は希土類とは何か?マンガン鉱床とは何か?調べる。(参考HP Wikipedia・産業技術総合研究所)
 
 
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ハイテク用元素、マンガン鉱床に 産総研が発見
非常に強い磁石を作れる性質などから、パソコンのハードディスクやハイブリッド車のモーターなどハイテクに応用される「希土類(きどるい)」という元素がマンガン鉱床に豊富に含まれていることが、産業技術総合研究所(茨城県つくば市)の研究でわかった。この鉱床は世界中に広く分布しており、希土類の約9割を生産する中国以外の新たな供給源として、注目を集めそうだ。

希土類元素はランタン、イットリウムなど17種類の元素の総称。コンピューターや情報通信機器、高性能の電池などに使われている。資源量は必ずしも少なくないが、鉱石生産が中国に偏っていることが安定供給の懸念材料となっている。

産総研のチームは海底の堆積(たいせき)物からできたマンガン鉱床に着目。国内55鉱床で産出し、保管されていた鉱石72試料を分析したところ、鉄とマンガンをほぼ同量含むタイプの鉱床は希土類を数千ppm(ppmは100万分の1)含み、中国の代表的な鉱床である風化花崗岩(かこうがん)の数百ppmを上回ることがわかった。

国内のマンガン鉱床は採掘が終わっているが、同じタイプの鉱床は世界に広く分布しており、今後、南アフリカなどで調査を行うという。(asahi.com 2007年02月13日)

マンガン鉱床とは?
マンガン鉱床など多くの鉱物の鉱脈は海底でできる。近年、海底では熱水噴出口が見つかっている。この海底からわき出る水は超臨界状態にあり、沸点の低いさまざまな金属を溶かすことができる。溶けた金属はやがて冷え、海底に塊となって存在する。
 
このような熱水からできた鉱物の集まりを熱水鉱床という。こうして海底で形成されたマンガン鉱床。かつて深海底で形成されたものが、周囲の地層とともに海洋プレートの移動によりプレート沈み込み帯まで運搬され、大陸や火山弧に付加された結果、現在の陸上の層状マンガン鉱床として見ることができる。
 
現在の深海底にも、海底熱水活動によって海水中に供給されたマンガン (Mn)鉱床があり、鉄 (Fe) やニッケル (Ni) やコバルト (Co)、銅(Cu)、「希土類」なども含まれることから,将来の有望な海洋鉱物資源として注目されている。
 
希土類元素とは?

ランタノイド系列の15元素にイットリウム、スカンジウムを加えた17元素を希土類元素と呼ぶ。原子番号の比較的小さいランタンからユウロピウムまでを軽希土類元素、比較的大きなガドリニウムからルテチウムまでを重希土類元素と大別する。

これら17元素は化学的性質が酷似し、天然に相伴って産出するため単独で分離することが困難であり、混合希土として利用されることが多い。

水素吸蔵合金二次電池原料、強力な永久磁石蛍光体研磨材超電導物質などの材料となる。  

ランタノイドとは?

ランタン57La,セリウム58Ce,プラセオジム59Pr,ネオジム60Nd,プロメチウム61Pm,サマリウム62Sm,ユウロピウム63Eu,ガドリニウム64Gd,テルビウム65Tb,ジスプロシウム66Dy,ホルミウム67Ho,エルビウム68Er,ツリウム69Tm,イッテルビウム70Yb,ルテチウム71Lu
 

希土類の話

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2月14日バレンタインデーに春一番の嵐 

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いやー今年の冬は暖かいですね。寒いのが苦手な私としては暖かいのは助かります。しかしこれが地球温暖化の影響かと思うと素直に喜べません。 
 
さて今日14日はバレンタインデー。よい思い出はできたでしょうか?いろいろな人のことを思えるのは大切なことだし、思ってもらえるのはありがたいことだと思う。
 
自分のできることはささいなことだけれど、科学をわかりやすく伝えたいという気持ちは、誰にも負けないので、この記事を通じてお礼をしたいと思います。
 
さて、今日は春一番が吹きました。関東地方では去年より20日早く、初雪が降る前に吹いたのは観測史上初めてだそうです。しかし天気は大荒れ、各地で暴風波浪警報がでました。最大瞬間風速で30m/s以上を記録したところもあります。
 
明日は北西の風が強く、寒くなります。冬の嵐に気をつけて下さい。日本海側は大雪が予想されています。
 
今日は「春一番」とは何か調べます。(参考HP 気象庁)
 

春一番の時見られる天気図
 
 
関連するニュース
春一番:関東・北陸から九州地方で 各地で暴風
日本海中部で低気圧が急速に発達した影響で、14日朝から各地で暴風や大雨となった。同日夜までに関東・北陸から九州地方にかけて「春一番」が吹き、高知県宿毛市で2月としては観測史上1位となる瞬間最大風速35メートルを記録した。

関東地方では、昨年より20日早い春一番となった。14日夕方から風が強まり、午後6時半までの最大瞬間風速は千葉市30.2メートル、横浜市27.3メートル、東京都心18.2メートルだった。

気象庁によると、低気圧は15日朝までに北海道の西海上へ達し、夜にかけて南東海上へ進む見通し。同日までの予想最大風速は海上20〜28メートル、陸上15〜22メートルで、突風を伴う。海上は大しけとなりそう。

また、北海道では太平洋側を中心に大雪が予想される。本州は北日本を中心に雨となり、積雪地帯では雪解けが進むため、同庁は雪崩や土砂災害に注意を呼びかけている。(毎日新聞 2007年2月14日)

春一番とは何か?


冬も終わり頃になると冬型の気圧配置は長続きせず、東シナ海から日本列島の南岸を低気圧が通るようになります。この低気圧は西日本から東日本の各地に雨を降らせ、関東や内陸部では雪になることもあります。

更に季節が進むと、低気圧の進路はもっと北に移り、日本海を北東に進むコースをとるようになります。そして、この低気圧に向かって温かい南風が吹き込むような気圧配置になります。このような冬から春へ移り変わる時季に、初めて吹く南よりの強い風を、気象庁では、「春一番」として発表しています。

「春一番」は、この現象が発生する、関東甲信・北陸地方から九州地方で発表されており、発表の目安は各地で少しずつ違いますが、関東地方では次のとおりです。

�@ 発表する期間は立春から春分までのあいだ
�A 日本海に低気圧があること
�B 強い南寄りの風(風向は東南東から西南西まで、風速8m/s以 
 上)が吹く
�C 気温が上昇すること
このような条件が整わずに「春一番」は吹かなかったという年もあります。 
 

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人類共通のテーマ「宇宙」 若田さん日本人で初めて、国際宇宙ステーションに長期滞在へ

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日本人が初めて、宇宙ステーションで長期滞在する。また1つ宇宙が身近になる。
 
地球上を見てみるとまだ、貧困や思想、宗教の違いなどで醜い争いが続いている。地球温暖化の問題もある。
 
宇宙に目を向けてはどうだろうか。果てしなく夢や可能性が広がる。そこには共通の夢やテーマや目標が見つかると思う。
 
今日は日本人として、初めて宇宙ステーションで滞在する、若田光一さんと、そのミッションについて調べる。(参考HP JAXA)
 
 ISS 国際宇宙ステーション
 
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若田さん:「日本の子供たちもあこがれではなく、目標に」
宇宙で暮らす−−。この人類共通の夢をついに日本人も手にすることになった。宇宙飛行士の若田光一さん(43)は13日朝、米ヒューストンの宇宙航空研究開発機構事務所からテレビ会議システムで会見。「これからは日本人が宇宙ステーションでどんどん活躍するだろう。日本の子供たちもあこがれではなく、目標として目指してほしい」と笑顔で語った。

代替要員の野口聡一さん(41)は「私たち2人組が、宇宙飛行士の史上最高のデュオと言われるよう頑張りたい」と語った。

日本科学未来館長で宇宙飛行士の毛利衛さん(59)は「日本の有人宇宙開発も第2ステージに入る。現在のエース若田、野口両飛行士の長期ミッションでの活躍を期待している。良い仕事をして、次の新しい3人につなげてほしい」とのコメントを発表した。(毎日新聞 2007年2月13日)

若田さん:日本人初、国際宇宙ステーションに長期滞在へ

宇宙飛行士の若田光一さん(43)が日本人として初めて、国際宇宙ステーション(ISS)に約3カ月間の長期滞在をすることが決定した。13日、宇宙航空研究開発機構(JAXA)が発表した。来年秋に打ち上げ予定のスペースシャトルに搭乗し、ISSの一部の日本の実験棟「きぼう」を建設する任務を負う。きぼう建設の追い風になるとともに、日本の有人宇宙活動が本格化する。また、若田さんが搭乗できない場合の代替要員として、05年7月にスペースシャトル「ディスカバリー」に乗った野口聡一さん(41)が決まった。

きぼうは07年度から08年度に3回に分けて打ち上げられる。1便目には土井隆雄さん(52)が搭乗。若田さんは3便目が打ち上げられる前の別の便で出発しISSに滞在。2、3便目で運び込まれる主要な実験施設などを組み立て、08年末か09年初めに、3便目で帰還する予定。

国際宇宙ステーション(ISS) 地上から約400キロ上空の軌道を約90分で1周する。サッカー場ほどの大きさで、米、露、欧州、カナダ、日本など15カ国が参加する。日本は科学実験などを行う実験棟「きぼう」を開発した。常時、2〜3人の宇宙飛行士が約半年交代で滞在している。2010年完成予定。(毎日新聞 2007年2月13日) 

若田光一さんの経歴


ISSフライトエンジニア 若田 光一(わかた こういち)
1963年 埼玉県大宮市(現在:さいたま市)生まれ。
1987年 九州大学工学部航空工学科卒業。
1989年 同大学大学院工学研究科応用力学専攻修士課程修了。
1992年4月 宇宙飛行士候補者に選定。
1992年8月 宇宙飛行士候補者訓練開始。
1993年8月 宇宙飛行士に認定。
1996年1月11日〜20日
スペースシャトル「エンデバー号」によるSTS-72ミッションに日本人初の搭乗運用技術者(MS)として搭乗し、1995年3月にH-IIロケットで打ち上げられた日本の宇宙実験・観測フリーフライヤ(SFU)の回収、NASA OAST FLYER衛星の放出と回収、船外活動支援のための スペースシャトルのロボットアーム(SRMS)操作などを行った。

2000年10月12日〜25日
スペースシャトル「ディスカバリー号」によるSTS-92ミッションにMSとして搭乗し、Z-1トラスと与圧結合アダプターPMA-3のISSへの取付けおよび船外活動支援のための スペースシャトルのロボットアーム(SRMS)操作などを担当。

2004年 九州大学大学院工学部航空宇宙工学専攻博士課程修了。

若田光一さんのミッション


国際宇宙ステーション(ISS)計画に参加しているカナダ・欧州・日本・ロシア・米国の各宇宙機関は、長期滞在搭乗員の滞在計画について調整を行ってまいりましたが、この度、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の若田光一宇宙飛行士が、第18次長期滞在プライム搭乗員、野口聡一宇宙飛行士がバックアップ搭乗員として決定しましたのでお知らせいたします。ISSにおける長期滞在搭乗員に日本人が選定されるのは、今回が初めてです。

滞在予定時期:平成20年度中

滞在期間: 約3ヶ月間程度「きぼう」に関する主な作業:  

・船内実験室での実験及び機能点検
・船外実験プラットフォームの組立て準備、組立て及び検証に係る作業等

今後の予定: 「きぼう」の組立て、各ISS構成要素の運用に必要な訓練を行うとともに、スペースシャトル及びソユーズ宇宙船搭乗に必要な訓練を実施する予定。

第18次長期滞在プライム搭乗員: E・マイケル・フィンク (米国航空宇宙局(NASA))
【ソユーズ宇宙船にて打上げ、帰還】
フライトエンジニア     サリザン・シャリポフ (ロシア連邦宇宙局(FSA))
【ソユーズ宇宙船にて打上げ、帰還】
若田 光一(わかた こういち) (JAXA)
【STS-126(ULF2)にて打上げ、STS-127(2J/A)にて帰還】
グレゴリー・E・シャミトフ (NASA)
【STS-127(2J/A)にて打上げ、帰還については調整中】 
 

宇宙で気がついた人生で一番大切なこと―宇宙飛行士からの、家族への手紙

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宇宙の世紀~惑星探査と宇宙ステーション~

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インフルエンザ流行の兆し 過去の「インフルエンザ・パンデミック」

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うちの子が昨晩発熱した。38度にもなったので、インフルエンザかと思ったが、次の日熱が下がった。予防接種していたのがよかったのだろう。

今年のインフルエンザはどうだろう?流行しているのだろうか?

国立感染症研究所(IDSC)によると現在では、全国ではA/H1亜型(Aソ連型)11.2%(報告数18)、A/H3亜型(A香港型)58.7%(報告数93)、B型31.1%(報告数50)が報告されている。(2/6現在)

ここ湘南地方でも学級閉鎖のあった学校のこともちらほら聞こえてくる。A香港型とB型が報告されている。流行の兆しが見えている。

一度増え始めるといっきょに数が増えるので予断を許さないという状況だ.。

今日はインフルエンザの流行を意味する「インフルエンザ・パンデミック」と過去の流行について調べる。(参考HP 国立感染症研究所(IDSC)

 インフルエンザウイルス 

インフルエンザ・パンデミックとは何か?


「パンデミック(Pandemic)」という言葉のもともとの意味は、地理的に広い範囲の世界的流行および、非常に多くの数の感染者や患者を発生する流行を意味するもので、AIDSなどにも使用されてきました。インフルエンザ・パンデミックは、「新型インフルエンザウイルスがヒトの世界で広範かつ急速に、ヒトからヒトへと感染して広がり、世界的に大流行している状態」を言います。実際には、WHOフェーズの6をもって、パンデミックということになります。

過去に起こったインフルエンザ・パンデミックは?


スペインインフルエンザ(1918-1919)

第一次世界大戦中の1918年に始まったスペインインフルエンザのパンデミック(俗に「スペインかぜ」と呼ばれる)は、被害の大きさできわだっています。世界的な患者数、死亡者数についての推定は難しいのですが、患者数は世界人口の25-30%(WHO)、あるいは、世界人口の3分の1(Frost WH,1920)、約5億人(Clark E.1942.)。

致死率(感染して病気になった場合に死亡する確率)は2.5%以上(Marks G, Beatty WK, 1976; Rosenau MJ, Last JM, 1980.)、死亡者数は全世界で4,000万人(WHO)、5,000万人(Crosby A, 1989; Patterson KD, Pyle GF, 1991; Johnson NPAS, Mueller J, 2002.)、一説には1億人(Johnson NPAS, Mueller J, 2002.)ともいわれています。日本の内務省統計では日本で約2300万人の患者と約38万人の死亡者が出たと報告されていますが、歴史人口学的手法を用いた死亡45万人(速水、2006.)という推計もあります。

スペインフルの第一波は1918年の3月に米国とヨーロッパにて始まりますが、この(北半球の)春と夏に発生した第一波は感染性は高かったものの、特に致死性ではなかったとされています。しかしながら、(北半球の)晩秋からフランス、シエラレオネ、米国で同時に始まった第二波は10倍の致死率となり、しかも15〜35歳の健康な若年者層においてもっとも多くの死がみられ、死亡例の99%が65歳以下の若い年齢層に発生したという、過去にも、またそれ以降にも例のみられない現象が確認されています。また、これに引き続いて、(北半球の)冬である1919年の始めに第三波が起こっており、一年のタイムスパンで3回の流行がみられたことになります。これらの原因については多くの議論がありますが、これらの原因については残念ながらよくわかっていません。

アジアインフルエンザ(1957-1958)

1957年に始まったアジアインフルエンザは、スペインインフルエンザより若干軽症のウイルスによって起こったと考えられています。また、このころにはスペインインフルエンザの時代以降の医学の進歩もあり、インフルエンザウイルスに関する知見は急速に進歩し、季節性インフルエンザに対するワクチンは開発され、細菌性肺炎を治療する抗生物質も利用可能でした。またWHOの世界インフルエンザサーベイランスネットワークはすでに10年の稼働実績がありました。

1957年2月下旬に中国の一つの地域で流行が始まり、3月には国中に広がり、4月中旬には香港に達し、そして5月の中旬までには、シンガポールと日本でウイルスが分離されました。1週間以内にWHOネットワークは解析を終了して新しい亜型であることを確認後、世界にパンデミックの発生を宣言しました。ウイルスサンプルは即座に世界中のワクチン製造者に配布されました。

国際的伝播の速度は非常に速く、香港への到達後6ヶ月未満で世界中で症例が確認されました。しかしながら、それぞれの国内ではかなり異なった様相を呈し、熱帯の国と日本では、ウイルスが入ると同時に急激に広がり、広範な流行となりました。欧米では対照的で、ウイルスの侵入から流行となるまで少なくとも約6週間かかったとされています。疫学的には、この間に静かにウイルスが播種(seeding)されていたと信じられています。すなわち、あらゆる国にウイルス自体は侵入していたものの、感染拡大のタイミングが国によって異なっていた、ということです。この理由は定かではありませんが、気候と学校の休暇の関係だったと考えられています。

香港インフルエンザ(1968-1969)

1968年に始まった香港インフルエンザは、アジアインフルエンザよりさらに軽症であったと考えられています。初期の国際的な伝播はアジアフルに類似していましたが、世界のいずこでも臨床症状は軽く、低い致死率でした。ほとんど国では、その前のパンデミックにみられたような爆発的なアウトブレイクはなく、流行の伝播は緩やかで、学校での欠席や死亡率に対する影響は非常に少ないか、全くありませんでした。そして、医療サービスへの負荷もほとんどみられず、インフルエンザに起因する死亡は、実際前年の季節性インフルエンザよりも少数で、世界での超過死亡は約100万人でした。

この原因については、直前のパンデミックがH2N2亜型であり、香港フルのH3N2とN2を共有していたため、これに対する免疫が防御的に働いたとの説が多くあります(Schulmann JL, Kilbourne ED.1969.; Stuart-Harris C. 1979.; Monto AS, Kendal AP. 1973.; Viboud C, Grais RF, Lafont BA, et al. 2005.)。また、H2N2に対するワクチンにより、H3N2感染を54%減少させたという報告(Eickhoff TC, Meiklejohn G. 1969.)もあります。また、1889年に発生したH3N8亜型によるパンデミックにより、これに対する免疫をもっていた高齢者は守られたという報告もあります(Taubenberger J.2006.)。
                                            
インフルエンザの型とは?


インフルエンザウィルスには、何種類かの型があります。大きく分けるとA型〜C型の3つに分類されますが、A型は更にH1〜H9の9種類、N1〜N15の15種類=合計135種類の亜型が存在し、97種が確認されています。例えば、スペイン風邪はH1N1、東南アジアで最近発生している鳥インフルエンザはH5N1です。

A型は、毎年流行している人のインフルエンザとしても、また鳥などのインフルエンザとしても存在します。具体的には、人インフルエンザは、H1、H3、鳥インフルエンザは、H5、H7、H9などに分類されます。

B型もよく流行するインフルエンザの型で、現在のワクチンには必ず含まれています。

C型は風邪と同程度の症状で、あまり大流行はしません。またB型もC型も変異はしにくいため、A型のように多くの亜型を持っていません。
 

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「京都メカニズム」による「排出権取引」とは?CO2削減予算1兆847億円!

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先日の 第4次IPCC報告書により地球温暖化が予想以上に早く進んでいることがわかった。テレビ番組でも地球温暖化はたびたび取り上げられている。

政府は京都議定書に定められた二酸化炭素の削減目標を達成するために投じられる来年度の費用を算出した。その額なんと1兆847億円。

今年度より281億円増加だ。政府はいったいどんなことに使うのだろうか?

調べてみると、新エネルギー対策や新技術開発、森林整備、新エネルギー事業者支援、原子力発電立地地域対策などさまざまな事業に予算は使われる。

その中でいわゆる「排出権取引」に要する費用など、直接「京都議定書の削減目標」に直接効果がある事業に約半分の5301億円の額が投じられる。

「京都議定書の削減目標」「排出権取引」などはよく話題になるがいったいどんなものなのか?

今日はあらためて「京都議定書」について、「京都メカニズム」「排出権取引」などについて調べる。(参考 環境goo・読売新聞記事)


                   排出権取引の1例(環境gooより)

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京都議定書CO2削減、来年度予算1兆847億円


京都議定書に定められた二酸化炭素の削減目標を達成するために投じられる来年度の費用は1兆847億円に達することが7日、わかった。

各省庁ごとに計上している温暖化対策の来年度予算案をとりまとめ環境省が発表したもので、今年度よりも281億円の増加となった。

内訳は、他国の排出権を購入する費用や新エネルギー対策など、直接、目標達成に効果がある施策に5301億円。新技術開発など、中長期的に効果があるとする施策に1490億円。道路システムの開発など、温室効果ガス削減につながる施策に3652億円。南極観測などのその他事業に404億円が計上されている。

特に、直接効果があるとした施策の中では、稼働率が落ち込んでいる原子力発電所の立地地域対策や新エネルギー事業者支援など、エネルギー対策が2118億円で40%を占めたほか、森林整備などの吸収源対策にも1839億円が計上された。

地球温暖化防止に向け、京都議定書に沿った二酸化炭素の排出削減は来年から始まるが、2005年度の国内排出量は13億6400万トン。政府の目標を14・1%上回っており、目標達成は非常に厳しい状況になっている。(2007年2月7日 読売新聞)

京都議定書とは?


地球の気候変動を抑制するために成立したのが国連による「気候変動枠組条約(FCCC)」で、オゾン層破壊の元凶であるフロン撤廃もFCCCの取組により迅速な手が打たれた。

同条約下で、93年にわが国を議長国として温室効果ガスの排出抑制の具体的な行動を定めたものが「京都議定書」である。ここでは先進国の温室効果ガス排出の抑制義務が国ごとに定められた。その要点は以下のとおりである。

(1) 先進国には12年時点での温室効果ガスの排出上限量が数値目標として定められる。これは90年当時の排出を基準として定められる(EU:7%削減、米国:8%削減、日本:6%削減、ロシア:±0%に抑える、など)。
(2) 途上国は今後の経済成長に伴う排出抑制に配慮はするが、具体的な排出制約は負わない。
(3) 温室効果ガス(Green House Gas, GHG)とは、二酸化炭素以外にも多数あるがメタン、亜酸化窒素など6種類のガスの合計値での排出量制限である。
(4) 各国が自国の排出削減に取組むことが基本だが、一定のルール下の国際間協力スキームも認める(京都メカニズム)。  

京都メカニズムとは?


京都メカニズムは、企業などが他国の事業で温室効果ガスを削減した分などを自国分としてカウントできる仕組みだ。

〈1〉先進国の企業などが途上国で温室効果ガスの削減事業を行うクリーン開発メカニズム(CDM)
〈2〉先進国同士が共同で削減事業を行い、排出権を投資国が得る共同実施(JI)
〈3〉他国で余っている排出枠を購入する排出量取引――の3種類がある。

このうち、途上国で削減事業を行うCDMは、省エネ技術で優位に立つ先進国の企業にとって取り組みやすいため、実施企業が増えている。政府はこれまでに41件のCDM事業を承認した。

クリーン開発メカニズム(CDM) とは?

京都議定書で認められた温室効果ガスの削減方法。対象の温室効果ガスは二酸化炭素やメタン、フロンなど6種類。先進国の企業などが発展途上国で削減事業を行うと、その削減分を排出権として獲得でき、自国の削減分にカウントされる。排出権を得るには、企業が所在する先進国と、投資先の途上国の事業承認が必要。さらに、国連の「CDM理事会」の承認などを経て正式に排出権の取得が認められる。

排出権取引とは?


地球温暖化の原因とされる温室効果ガスなどの総排出量を抑制するために、企業や国が一定以上の二酸化炭素の抑制に成功したり、目標数値に足りなかった場合、抑制超過分や不足分を市場で取引すること。

2005年に発効した京都議定書では、1990年当時の温室効果ガスの排出量を基準に、日本、EUなどの2012年時点での排出上限量が数値目標として決められている。この数値を基準にして、たとえば、A国が温室効果ガスの抑制努力をして目標数値をクリア、B国が目標に達しなかった場合、B国はA国から排出権取引によって、金銭で不足分を購入できるシステムである。市場取引という経済的手法を取り入れることによって、より柔軟に世界全体の温室効果ガスを抑制するのが狙いだ。

排出権取引の例

丸紅は、2007年から日揮などと共同で、中国・浙江省でフロン製造工場から排出される温室効果のあるフロンガス「HFC23」を回収・分解するCDM事業を始める。HFC23の温室効果はCO2の1万1700倍もあるため、分解することで効率良く排出権を獲得できる。

東京電力は、チリの養豚場の排せつ物から出るメタンガスを燃やすCDM事業に取り組む。メタンガスの温室効果はCO2の21倍あり、燃焼させるだけで排出権が得られるのだ。

新日本製鉄も三菱商事と共同で、中国・山東省のフロン製造工場から排出される副産物の分解に取り組むが、「排出権は、業界の削減目標達成のための保険のようなもの」(新日鉄広報センター)としている。(2006年3月28日  読売新聞より引用)  

 
 
地球温暖化対策―排出権取引の制度設計

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なるほど図解 排出権のしくみ

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メタボリックシンドロームに効く「アディポネクチン」と2つのタンパク質

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今日人生2回目のCTスキャンを行った。CTスキャンはX線を使って人体を輪切りにした映像を写す機械である。 

X線は水には吸収されやすいが、空気には吸収されにくい。この違いをセンサーで読みとってコンピューター処理をする。

撮影、画像処理を含めても10分もかからない。体内の様子を鮮明に写し出す。

このCTスキャンでよくわかるのが内蔵脂肪である。内臓脂肪の面積が100平方センチ以上になっている場合、メタボリックシンドロームの危険がある。

メタボリックシンドロームに役立つホルモンとして注目されているものに「アディポネクチン」がある。このホルモンは脂肪を燃焼させるはたらきがあるが、内蔵脂肪が増えるほど分泌量が減ることが知られていた。

今回東大の門脇孝教授(糖尿病・代謝内科)らのグループが「アディポネクチン」が体内で作用するためには、2種類のたんぱく質が必要であることを発見した。メタボリックシンドロームの予防に役立ちそうだ。

今日は「メタボリックシンドローム」と「アディポネクチン」について調べる。(参考HP 科研製薬株式会社)

 
 X線CTスキャン                内蔵脂肪の映像   


関連するニュース
メタボ予防に2たんぱく質 東大チーム、マウスで確認


メタボリックシンドロームを防ぐのに役立つとみられるホルモン「アディポネクチン」が体内で作用するためには、2種類のたんぱく質が必要であることを、東京大学の門脇孝教授(糖尿病・代謝内科)らのグループがマウスを使った実験で突き止めた。メタボリックシンドロームや糖尿病の治療法開発につながる可能性があるという。米医学誌ネイチャーメディシン電子版で発表した。

アディポネクチンは、血液中に存在するたんぱく質。脂肪細胞から分泌され、筋肉や肝臓の脂肪を燃焼させたり、糖を分解するインスリンの働きを助けたりし、体内でホルモンとして働くことが知られている。

このアディポネクチンが働くには、「受容体」と呼ばれる物質が必要で、「アディポR1」「アディポR2」という2種類のたんぱく質が受容体ではないか、と考えられていた。

門脇教授らは、遺伝子操作技術によって、この2種類のたんぱく質を体内で作れないマウスを作り出すことに成功した。このマウスは、血液中のアディポネクチンが減っていないのに、血糖値が上昇して糖尿病になることがわかった。

一方、肥満して糖尿病を起こさせた別のマウスの肝臓を調べると、アディポR1とアディポR2が減っていた。そこで、この2種類のたんぱく質を増やしたところ、糖尿病が改善したという。

脂肪の燃焼や糖の分解を進めるには、アディポネクチンそのものだけでなく、受容体のたんぱく質の作用が鍵を握っていることになる。門脇教授は「アディポネクチンがより効果的に効くような治療法や、新薬の開発につなげていきたい」と話している。 (asahi.com 2007年02月09日)
 

メタボリックシンドロームとは何か?


メタボリック症候群の診断はウエストが男性85cm以上、女性90cm以上(内臓脂肪の面積が100平方センチ以上になっている目安)で、それに加えて

�@中性脂肪(トリグリセライド)150mg/dl以上かつ/またはHDLコレステロール40mg/dl未満
�A収縮期血圧(上の血圧)130mmHg以上かつ/または拡張期血圧(下の血圧)85mmHg以上
�B空腹時血糖110mg/dl以上

の脂質代謝、血圧、血糖の3項目のうち、2つ以上あてはまればメタボリック症候群だということになっています。

アディポネクチンとは何か?


脂肪細胞から分泌されるホルモン。インスリン感受性を高めたり、脂肪を燃焼させたり、血栓予防や動脈硬化予防の作用があると考えられている。

脂肪細胞のなかでも、肥大化した脂肪細胞からの分泌量は少ない。そのため、肥満時にはアディポネクチンの分泌が減って、インスリン感受性が低くなり、さらにメタボリックシンドロームのリスクが高まる。脂肪細胞を肥大化させないことが大切である。

メタボリックシンドロームの対策方法は?


気負って「運動するぞ!」と決心しても、ついついさぼりがち。運動を毎日のライフスタイルに組み込むと、案外、簡単に実行することができます。

ステッパーや室内用自転車などを利用すれば、家にいながら、テレビを見ながらでも運動することができます。1時間のテレビ番組を、ただ座って見ているだけではカロリーはほとんど消費されません。一方、テレビを見ながら自転車を1時間こいだ場合、約300kcalのカロリーを消費することができます。

また膝に障害がありウォーキングが無理という方でも、ステッパーや自転車こぎは膝に負担なく運動することができるのでオススメです。 
 

アディポサイエンス―脂肪細胞からメタボリックシンドロームまで (Vol.1No.1(2004創刊号))

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外来生物「コモチカワツボ」大繁殖!外来生物の問題点は?

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外来生物というものがあります。文字通り外国から来た生物で、いつのまにか日本に広がったものをいいます。

外来生物にはどんなものがあるでしょうか?

セイヨウタンポポ、ブラックバス、マングース、アライグマ、アメリカザリガニやウシガエル、セイタカアワダチソウなどがあります。

意外なのはモウソウチクで、中国原産だそうです。日本のものだと考えていました。

そして今回、「カワニナ」によく似た「コモチカワツボ」という巻き貝が外来種として確認されました。

現在、特定の外来生物は法律で制限されています。しかしこの「コモチカワツボ」は制限されておらず、生態系への影響が心配されています。

外来生物被害予防三原則
 〜侵略的外来生物による被害を予防するために
 1.入れない 〜悪影響を及ぼすかもしれない外来生物をむやみに
    日本に入れない
 2.捨てない 〜飼っている外来生物を野外に捨てない
 3.拡げない 〜野外にすでにいる外来生物は他地域に拡げない
 
外来生物はなぜ問題なのでしょうか?

今日は「コモチカワツボ」と「外来生物法」、「外来生物の問題点」について調べます。(参考HP 環境省自然環境局) 

   どちらがカワニナ?
A                B          

関連するニュース
外来巻き貝「コモチカワツボ」、神奈川の河川で大繁殖

繁殖力が極めて強い外来種の巻き貝「コモチカワツボ」が、神奈川県内の河川で繁殖していることが、同県環境科学センターの調査で確認された。

ホタルの幼虫がエサとする在来種「カワニナ」にそっくりで、ホタル繁殖用として業者が販売したり、カワニナに紛れ込んでいた可能性も指摘される。センターは「全国で生態系が乱される恐れがある」としており、調査結果は3月に松山市で開かれる日本生態学会で報告される。

センターは、2004年に県内の24河川で川底の生物を調査し、コモチカワツボを8河川で初めて確認した。アユで知られる県西部の早川や千歳川で、アユのエサになる川底のコケを食べたり、カワニナを駆逐したりしていた。鎌倉市の滑川では、50センチ四方当たり約1万8000匹が密集していた。現在も調査を継続中で、アユへの影響は確認していないが、「生態系への影響が出かねない」としている。

確認地点の多くが、ホタルの名所として知られる鎌倉、箱根、湯河原などと重なる。センターは、ホタルのエサとしてコモチカワツボを販売していた業者を把握しており、ホタル繁殖のため外来種が多用されている恐れもある。コモチカワツボは国の特定外来生物に指定されておらず、輸入や販売、移動が規制されていない。センターの石綿進一専門研究員は、「ホタルを復活させる運動も、コモチカワツボを使っては生態系の破壊につながる」と話している。

浦部美佐子・滋賀県立大助教授(陸水生物学)の話「川底がコモチカワツボで覆われてしまえば、魚のエサになる藻類も育たなくなる。コモチカワツボが靴底に付着し、落ちた場所で繁殖する恐れもあることから、米国では、釣り人に靴の消毒を呼びかけている」(2007年2月6日 読売新聞)

コモチカワツボとは?


学名Potamopyrgus jenkinsi 中腹足目ミズツボ科 (上の写真B Aはカワニナ)

ニュージーランド原産の小さな巻貝で、北半球の亜寒帯から温帯域にかけて、世界的に分布域を拡大している。ヨーロッパから輸入されたマスやウナギの種苗に混じって侵入したと考えられ、1990年代に日本各地の養殖場でみつかるようになった。

外来生物とは何か?


外来生物とは、たとえばカミツキガメのように、もともとその地域にいなかったのに、人間の活動によって外国から入ってきた生物のことを指します。

セイヨウタンポポ、ブラックバス、マングース、アライグマ、アメリカザリガニやウシガエル、セイタカアワダチソウなどがその例です。→外来生物図鑑

外来生物の問題点は?
もちろん全ての外来生物が悪影響を及ぼすわけではなく、たいていの外来生物は自然のバランスの中に組み込まれ、大きな影響を与えずに順応してしまいます。しかし、中には次のような問題も起きます。

生態系への影響
外来生物が在来の生き物を食べてしまうことにより、本来の生態系が乱されてしまったり、在来生物との間に競争がおこり、生活の場を奪ってしまったりする。

人の生命・身体への影響
たとえば、毒をもっている外来生物にかまれたり、刺されたりする危険があります。

農林水産業への影響
外来生物の中には、畑を荒らしたり、漁業の対象となる生物を捕食したり、危害を加えたりするものもいます。

外来生物法とは何か?


この法律の目的は、特定外来生物による生態系、人の生命・身体、農林水産業への被害を防止し、生物の多様性の確保、人の生命・身体の保護、農林水産業の健全な発展に寄与することを通じて、国民生活の安定向上に資することです。

そのために、問題を引き起こす海外起源の外来生物を特定外来生物として指定し、その飼養、栽培、保管、運搬、輸入といった取扱いを規制し、特定外来生物の防除等を行うこととしています。 

外来生物法では何が規制されているか?
外来法では特定外来生物を指定しており、これらの生物については規制をしています。→特定外来生物一覧

飼育、栽培、保管及び運搬することが原則禁止されます。
  ※研究目的などで、逃げ出さないように適正に管理する施設を持っているなど、特別な場合には許可されます。
  ※飼育、栽培、保管及び運搬のことを外来生物法では「飼養等」といいます。
 →輸入することが原則禁止されます。
  ※飼養等をする許可を受けている者は、輸入することができます。
 →野外へ放つ、植える及びまくことが禁止されます。
 →許可を受けて飼養等する者が、飼養等する許可を持っていない者に対して譲渡し、引渡しなどをすることが禁止されます。これには販売することも含まれます。
 →許可を受けて飼養等する場合、その個体等にマイクロチップを埋め込むなどの個体識別等の措置を講じる義務があります。

たとえば、特定外来生物を野外において捕まえた場合、持って帰ることは禁止されていますが(運搬することに該当)、その場ですぐに放すことは規制の対象とはなりません(釣りでいう「キャッチアンドリリース」も規制対象とはなりません)。

外来生物法に違反したらどうなるの?
特定外来生物は、たとえば野外に放たれて定着してしまった場合、人間の生命・身体、農林水産業、生態系に対してとても大きな影響を与えることが考えられます。場合によっては取り返しのつかないような事態を引き起こすこともあると考えますので、違反内容によっては非常に重い罰則が課せられます。以下はその一部をご紹介します。

個人の場合懲役3年以下もしくは300万円以下の罰金 / 法人の場合1億円以下の罰金に該当するもの
→ 販売もしくは頒布*する目的で、特定外来生物の飼養等をした場合 (*頒布(はんぶ):配って広く行きわたらせること。)
→ 偽りや不正の手段によって、特定外来生物について飼養等の許可を受けた場合
→ 飼養等の許可を受けていないのに、特定外来生物を輸入した場合
→ 飼養等の許可を受けていない者に対して、特定外来生物を販売もしくは頒布した場合
→ 特定外来生物を野外に放ったり・植えたり・まいたりした場合 

個人の場合懲役1年以下もしくは100万円以下の罰金 / 法人の場合5千万円以下の罰金に該当するもの
→ 販売もしくは頒布以外の目的で、特定外来生物の飼養等又は譲渡し等をした場合
→ 未判定外来生物を輸入してもよいという通知を受けずに輸入した場合 (環境省自然環境局より記事引用)
 

移入・外来・侵入種―生物多様性を脅かすもの

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5万8000年前に人類に感染した「ピロリ菌」とは何か? 日米欧チーム研究

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2006年のノーベル医学生理学賞は、「RNA干渉」でした(くわしくはRNA干渉のページ参照)。2005年のノーベル医学生理学賞は何だったでしょう?  

正解は「ヘリコバクター・ピロリに関連する研究」です。オーストラリアのウォーレンとマーシャルの共同研究によるものです。  

ピロリ菌といえば聞いたことがあるのではないでしょうか?ではピロリ菌というと誰が保菌していてどんな菌なのでしょう?  

調べてみると、20代までは約16%40代では約40%70代では約74%と、年齢とともに感染率は高くなります。感染者には胃炎、胃潰瘍、胃ガンの原因になりますが、大部分の感染者には生涯症状はでません。
 

 ピロリ菌は5万8000年前に人類に感染? 

不思議なことはまだあります。なぜこれほど多くの人が感染しながら1982年まで発見されなかったのでしょう?またなぜ酸性の胃の中で死なないのでしょう?
 
ピロリ菌に感染しているからといって心配はありません。胃炎、胃潰瘍などの症状がなければ問題ありませんし、症状が出た場合は除菌できます。   今日はピロリ菌について調べます。(参考HP 武田薬品)


関連するニュース 
ピロリ菌:人類感染は5万8000年前 日米欧チーム研究


胃かいようなどの原因とされるピロリ菌に人類が感染したのは、人類がアフリカにいた約5万8000年前とする研究成果を、日米欧などの合同チームがまとめた。

また、地域や民族によってピロリ菌の遺伝子が違うことから、日本人の起源の解明など、人類の足跡を知る「証拠」にもなりうるという。7日付の英科学誌「ネイチャー」で発表した。

チームは6年がかりで世界51民族、769人の胃からピロリ菌を集め、菌の遺伝子の違いを分析した。その結果、遺伝子は民族ごとに異なり、アフリカや欧州、アジアなど地域ごとに6種類に大別されるほか、人類が最初に誕生したとされる東アフリカを起源に変化してきたと考えるのが最も合理的との結論を得た。

人類がアフリカから各地に移住し始めたのは約5万年前とされているが、遺伝子の変化を逆算し、最初の感染時期はさらに約8000年さかのぼるとみられる。

ピロリ菌の遺伝子を比べると、例えば北米の先住民と日本人が似ているほか、在米アジア人は2世までアジア人タイプのピロリ菌を持っており、ヒトの遺伝子を使った解析よりも詳しい移住の歴史が解き明かされる可能性もあるという。

チームの山岡吉生・米ベイラー医科大准教授(分子病原学)は「ピロリ菌は、人類史初期のアフリカ時代から人類を胃炎で悩まし、まるで遺伝のように受け継がれているらしいことが分かった。菌の感染経路や、国や地域によって胃がんの発生率が違う原因の解明などにもつながるはず」と話している。(毎日新聞 2007年2月8日)

ピロリ菌とは何か?


ピロリ菌は人間の胃の中に住んでいる細菌です。1980年代に発見されましたが、この菌が胃潰瘍・十二指腸潰瘍の原因となっているということが、近年明らかになってきています。先進国の中で日本は感染率が高く、国民の約半数が感染しているとされています。しかし大部分の人は生涯症状が出ません。

ピロリ菌は長さは4ミクロン(4/1000mm)で、2〜3回ゆるやかに右巻きにねじれています。片側(両側の場合もあります)に4〜8本のべん毛がはえています。

ピロリ菌は胃の粘膜を好んで住みつき、粘液の下にもぐりこんで胃酸から逃れています。また、十二指腸の粘膜が胃と同じような粘膜に置き換わってしまった場所(胃酸から十二指腸を守るためにこのような変化をする場合があります)では、ピロリ菌が住みつくこともあります。

ピロリ菌に感染していたらどうしたらよいか?


慢性の胃炎患者などに対してはヘリコバクター・ピロリの除菌治療が実施され、著効を収めている。胃炎などの症状のある患者に対してのみ行われ、2006年現在、無症候の保菌者に対しては行われることはまれである。

除菌治療では抗生物質2剤と、一過性の胃酸過多による副作用を防止するためのプロトンポンプ阻害薬の併用が標準的である。

ピロリ菌は胃液の中でもなぜ死なないか?


胃の酸度はpH1〜2です。ピロリ菌が活動するのに最適なpHは6〜7で、4以下では、ピロリ菌は生きられません。ではなぜピロリ菌は胃の中で生きられるのでしょうか?

秘密はピロリ菌の持つウレアーゼという酵素です。この酵素によって胃の中の尿素という物質からアンモニアを作り出すのです。アンモニアはアルカリ性です。このアンモニアが胃酸を中和するのです。

そのようにしてピロリ菌は自分の周りに中性に近い環境を自分で作り出すことができるので、強酸性の胃の中でも生きていられるのです。

ピロリ菌はなぜ発見されなかったか?


胃は食べ物を消化するために強い酸性の胃液を出しています。そんな環境に住める細菌などあるはずがないという考え方が長い間伝統的にありました。

ところが1979年、オーストラリアのロイヤル・パース病院の病理専門医ウォーレンが、胃炎をおこしている胃粘膜にらせん菌が存在していることを発見しました。ウォーレンは同じ病院に研修医としてやってきたマーシャルと共に研究をすすめ、この菌が「胃に住みついている」ということを確信し、この菌によって胃炎がおこると考えました。

ここで、細菌学の父といわれるコッホの提唱した「コッホの四原則」を紹介します。ある細菌がある病気の原因であると決定するためには
 
1. その病気のすべての患者にその細菌がいる
2. その細菌は他の病気の患者にはみられない
3. 患者から分離したその細菌を投与すると別の個体に同じ症状が現れる
4. 病気を引き起こした別の個体から、同じ細菌が証明できる
 
というものです。このため、ウォーレンとマーシャルはこのらせん菌を分離・培養しなければなりませんでした。

二人は、このらせん菌の分離・培養にとりかかりました。通常の細菌の培養では、菌を培地に植え付けて、培養器に入れて48時間後に培養できたかどうか確認します。ふたりもそのようにしていましたが、なかなかうまく培養できません。

幸運が訪れたのは培養中にイースター(復活祭)の休日が入り、培養器に5日間いれたままにしてしまった35番目の検体でした。なんと、直径1mmの透明な菌の固まりができていたのです。1982年4月14日のことでした。(実はピロリ菌の培養には最低4日かかるのです)


培養に成功した菌は、これまでに見たこともない新しい菌であることがわかりました。このことは1983年に発表され、世界中の注目を集めました。

さらに1984年7月、マーシャルは培養したこのらせん菌の固まりを自ら飲み込むという人体実験を行いました。10日目に胃の組織を取って調べると、急性胃炎を起こしており、そこにはあのらせん菌が存在していました。これでコッホの4原則が立証されたのです。 
   

胃・十二指腸潰瘍はピロリ菌が原因だった

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