サイエンスジャーナル

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2011年09月

「わさび」火災報知器にイグ・ノーベル賞!日本人は5年連続

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 イグ・ノーベル賞「わさび警報装置」が化学賞
  「イグ・ノーベル賞」は、アメリカの科学雑誌が20年前からノーベル賞のパロディーとして始めたもので、人を笑わせ、考えさせる独創的な研究や開発に、毎年、贈られている。ことしは、心理学など10の部門で賞が贈られ、9月29日、アメリカのハーバード大学で授賞式が行われた。

 このうち「化学賞」には、わさびのツーンとした匂いで火災を知らせる警報装置を開発した田島幸信・香りマーケティング協会理事長(57)、今井真滋賀医科大講師(49)ら日本人7人が共同受賞した。

 日本人のイグ・ノーベル賞受賞は5年連続。今回は「火災など緊急時に眠っている人を起こすのに適切な空気中のわさびの濃度発見と、これを利用したわさび警報装置の開発」が授賞対象となり、「非常にユニークかつ実用的」(同賞事務局)と評価された。

Wasabi

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中国、独自に宇宙ステーション「天宮1号」打ち上げ!進む宇宙計画

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 宇宙ステーションの無人実験機「天宮1号」
 中国初の国産有人宇宙ステーションの無人実験機「天宮(てんきゅう)1号」が9月29日午後9時16分(日本時間午後10時16分)、内モンゴル自治区と甘粛省にまたがる酒泉衛星発射センターから打ち上げられた。その後予定の軌道に乗り、中国政府は「打ち上げ成功」を発表した。

 中国は2020年までに長期滞在可能な有人宇宙ステーションを完成させ、将来的には有人宇宙船の月面着陸も目指している。中国の計画が成功すれば米露に次ぐものとなり「天宮1号」の打ち上げ成功は、その第一歩となる。

 中国メディアによると、天宮1号が打ち上げられた後、11月までに無人宇宙船「神舟しん(しゅう)8号」が発射され、宇宙空間で「天宮1号」とのドッキング実験を行う予定。その後、さらに2年以内に中国初の女性宇宙飛行士の搭乗を想定した「神舟9号」、「神舟10号」も打ち上げ、ドッキングの実験を繰り返す。

Tenkyu

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男女の産み分けは可能?「受精卵診断」で、タイへ行く日本人急増!

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 男女産み分け目指しタイへ
 男女の産み分けは可能だろうか?科学的には可能だとされる。男女を決めるのは精子の性染色体がXであるか、Yであるかによる。X染色体とY染色体を持つ精子では質量や運動量、酸に対する抵抗力などに差があり、これらを調整することで産み分けする方法がとられている。

 これらの方法は100%正確に産み分けできない。確実な方法としては、受精卵診断(着床前診断)という方法がある。これは体外受精で行う方法で、受精卵が8細胞〜胚盤胞前後のとき細胞を1つ取って、その遺伝子や染色体を解析し、男女の判定をする方法である。

 だが、日本では倫理的な理由で、産み分けの目的でこの手法を用いることは禁止されている。そこで、子どもを望む日本人夫婦の中では、タイなどに渡り、受精卵の染色体を調べて、男女産み分けをするケースが増えている。朝日新聞の取材では、この1年間で少なくとも30組の夫婦が利用していたことが分かった。

XY-Chromosomen

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サメの肝臓から、抗ウイルス万能薬「スクアラミン」発見!スクアレンとの違い

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 サメが病気に強いわけ
 サメが強いのはその外面だけではないようだ。新しい研究から、サメの体内に存在する物質に、即座にウイルスの増殖を食い止める性質があることがわかった。

 ツノザメ目のサメの組織から見つかったコレステロールに類似した物質が、デング出血熱や肝炎などの難治性の人間の疾患を起こす複数のウイルスと戦う性質を持つことが、新たな研究で判明した。

 この化合物はスクアラミン(squalamine)と呼ばれ、癌や眼疾患などの病気に関しては既に人間を対象とした臨床試験も始まっている。数百人の被験者がこの物質を投与されているが、今のところ大きな副作用は出ていないという。

Sharks-virus-immunity

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「酸性食品・アルカリ性食品」は死語?「酸・アルカリ」との違いは何か?

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 酸・アルカリとは?
 酸性・アルカリ性と誤解しやすいものに、酸性食品、アルカリ性食品というものがある。

 酸性食品には、肉類(豚肉、牛肉、鶏肉等)、魚類、卵、砂糖、穀類(米、酢等) などがあげられている。アルカリ性食品には野菜(ほうれん草、ゴボウ、サツマイモ、ニンジン、里芋等)、果物(メロン等)、海藻(ひじき、ワカメ、昆布等)、キノコ、干し椎茸、大豆などがあげられている。

 例えば、果物のレモンにはクエン酸という酸が含まれており、リトマス紙で調べればちゃんと赤色になる。だから酸性なのだが、酸性食品にはならない、これはどうしてだろうか? 

Food

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相対性理論が変わる?光速超える粒子観測!タイムマシンが実現可能に

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 光速を超える粒子の発見
 欧州原子核研究機構(CERN)が約1万6000個のニュートリノをイタリアに飛ばしたら、光速より速く到着してしまったという。

 これが本当なら「宇宙には光速より速く移動できるものは存在しない」とアルベルト・アインシュタインが1905年に提唱した特殊相対性理論が打ち破られ、物理を塗り替える革命となる。

 実験では約1万6000個のニュートリノをジェノバにあるCERNの研究所から地下経由で732km先の伊グラン・サッソ国立研究所に発射した。すると2.43ミリ秒後に到着。このヒットした時間の記録は国際研究実験OPERA(Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus)の粒子検出器に残っていた。

CERN-aerial

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スピントロニクスの原点「スピン」とは何か?スピン角運動量 0,1/2,1,2

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 スピントロニクス
 ロイターによる、2011年ノーベル賞候補として挙げられたのが、東北大学の大野英男教授。大野教授の研究で一躍注目されるようになったのが「スピントロニクス」である。スピントロニクスとは何だろう?

 ほとんどの場合、これまでのエレクトロニクスは電子の電荷に基礎をおいていた。つまり「+(もしくは帯電せず)/-」を「0/1」に対応させて情報処理を行っていた。しかし電子にはもう一つ重要な性質、スピンが存在している。やはりスピンにも、「アップ/ダウン」というように二つの状態があるのだが、近年、電子スピンをエレクトロニクスに積極的に取り入れようとする試みが強まってきた。このような新しい分野を、「スピントロニクス(spintronics, spin+electronics)」などと呼んでいる。

 スピントロニクスの可能性を挙げればきりがないが、実際のところスピンという概念は分かりにくい。そこで、今回はスピンがどんなものかということを見ていこう。

Spin

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2011年ノーベル賞有力候補、東北大学大野教授「スピントロニクス」とは?

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ノーベル賞、有力候補
 米調査会社トムソン・ロイターは9月21日、論文引用回数などから、今年のノーベル賞の有力候補者を予想した。医学生理学、物理学、化学、経済学の4賞の13分野24人で、日本からは大野英男・東北大教授を物理学賞候補に挙げている。2002年から昨年までに予想した候補者138人のうち17人が実際に受賞したという。

 大野教授は、磁石の性質を持った半導体を開発。ハードディスクなどに使われる磁性材料と半導体の長所を併せた「スピントロニクス」と呼ばれる研究分野を開拓し、大容量で高速のコンピューターメモリー「MRAM」の開発につながった。日本学士院賞などを受賞している。

 他のテーマでは、医学生理学賞で慢性骨髄性白血病の薬を開発した米国研究者らを挙げた。ノーベル賞は来月3日の医学生理学賞を皮切りに各賞が発表される。(毎日新聞 2011年9月21日)

MRAM_structure

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世界初!「人工光合成」の実証実験に成功!水とCO2で有機物(ギ酸)ができた!

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人工光合成の夢
 光合成は明反応(光化学反応)と暗反応(カルビン回路)の2つの段階に大別される。明反応(光化学反応)は光エネルギーからNADPHとATPを合成する過程で、明反応は葉緑体の中のチコライドという円盤状の器官で行われる。クロロフィルが光エネルギーによって活性クロロフィルとなり、活性クロロフィルは水を水素と酸素に分解する。同時にADPからATPがつくられる。また水素はNADPをNADPHに変える。

 暗反応(カルビン回路)ではNADPHとATPを使ってCO2とH2Oから糖を合成する過程である。カルビン回路による糖の合成は葉緑体の中にある、ストロマで行われる。明反応は光を必要とするが、暗反応では光がなくても進行するため、こう呼ばれる。ただし、暗所では炭酸固定活性が低下する。

 植物が行っている光合成を、化学的にもできるようになれば、地球温暖化の問題や食糧問題、エネルギー問題など、人類が抱えているすべての問題を解決することができるかもしれない。今回、トヨタ中央研究所では、太陽光エネルギーを利用して水と二酸化炭素(CO2)のみを原料に有機物を合成する人工光合成の実証に成功した。人工光合成の成功は世界で初めてだという。

Photosynthesis

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「金」は宇宙からの贈り物?地球本来の金は地核内部に眠っている!

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 黄金の国ジパングの現状
 現在、金の価格が上昇している。イタリアのマルコ・ポーロが「東方見聞録」の中で「ジパングは、中国の東の海上に浮かぶ独立した島国である。莫大な金を産出し、宮殿や民家は黄金でできているなど、財宝に溢れている。」と記された日本。

 現在、金は産出されるのだろうか?かつての日本では、比較的多く金が産出した。しかし、江戸時代前期、すなわち寛永年間以降は国産の金山は徐々に衰え始めた。たとえば有名な佐渡金山もすでに採掘をやめ、現在は観光地化している。

 大正・昭和初期の頃には東洋一の金山と言われた北海道の鴻之舞金山は採算ベースに乗る金を全て掘り尽くし1973年(昭和48年)に閉山。現在では、辛うじて1985年(昭和60年)から菱刈鉱山が採掘されるなどのみである。一方、現在海底の熱水鉱床からの産出が将来的に期待されている。

Gold_bar

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これはすごい!琥珀の中に、初期鳥類や恐竜の羽毛発見!

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 恐竜の羽毛?琥珀の中に…進化解明に期待 
 恐竜や初期の鳥類に生えていた羽毛が、カナダ西部で発掘された白亜紀後期(7000万年前)の琥珀に閉じこめられた状態で見つかった。カナダ・アルバータ大学の研究者が9月16日付の米科学誌サイエンスで発表した。

 羽毛はふつう、平らに押しつぶされた化石として残る。多数の羽毛が琥珀の中で、細部の構造まで保存されたまま見つかるのは珍しい。羽毛がどの恐竜や鳥のものなのかは特定されていない。しかし、1本の軸だけしかない原始的な羽毛や、軸が束になって生えている次の段階、さらに複雑に枝分かれした現代的な羽毛などが確認され、羽毛の進化解明に役立ちそうだ。

 国立科学博物館の真鍋真研究主幹は、「巻き毛状の羽毛やカギ状の突起など、今回見つかった琥珀の中には羽毛の立体的な微細構造が残っており、進化したそのような羽毛がすでに白亜紀に出現していたことがわかる」と話している。(2011年9月16日  読売新聞)

Feafher in Amber

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南ア発見のセディバ猿人、やはり現代人の祖先?人類はいつから始まった?

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 セディバ猿人は現代人の祖先?
 南アフリカで2008年に見つかった198万年前の新種猿人「アウストラロピテクス・セディバ」は、現代人の祖先だとする再検討結果を、南アフリカのウィットウォータースランド大などの国際研究チームが9月9日付の米科学誌サイエンスに発表した。

 セディバは現生人類につながる原人の祖先の候補、とする昨年の論文に批判が寄せられたため研究チームが化石を詳しく調べ、骨格の特徴などから、従来有力視されてきた「ホモ・ハビリス」よりも有力だとする考えを示した。

 同大のリー・バーガー教授は、南アの洞窟で発見した成人女性と少年の全身骨格の細部を詳しく調べた。

Australopithecus-sediba

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ミドリムシは救世主?食糧やエネルギー、飼料に!問題を一挙に解決!

 ミドリムシの大量培養に成功

 微生物にはさまざまな力がある。ミドリムシはわずか体長約0.1ミリ、水田などどこにでもすむ。緑色の動物という、その姿が話題になるが、注目すべきはその光合成能力である。CO2の吸収能力は、熱帯雨林の数十倍にも達する。

 バイオベンチャー企業「ユーグレナ社」は、ミドリムシを素材にした健康補助食品やクッキーを製造、販売している会社だ。2009年1月には、火力発電所の多量の二酸化炭素(CO2)を含む排ガスを使って、ミドリムシを培養することに成功している。

 この排ガスはCO2濃度が大気の400倍近い約15%に達する。ガスを入れた培養液は酸性になり、大半の生物は生きられないが、ミドリムシは順調に成長する。増殖速度は空気を通した場合の最大20倍に達した。排ガス中の豊富なCO2で光合成をし、増殖した。


Euglena

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福島第一原発の土壌汚染をどうする?ヒマワリに環境浄化は可能か?

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 福島第一原発の土壌汚染をどうするか?
 福島第一原発事故で放出された放射能で、広範囲の地域が汚染された。文部科学省は福島県西部の放射能汚染の航空機測定結果を9月12日、福島県西部の放射線航空機測定の結果を発表した。これにより、福島、宮城、山形、栃木、茨城5県全域の航空機測定の結果が出揃った。

 この地図によると、やはり福島第一原発から北西に30kmのびる赤色の地域の放射能汚染が目立つ。だが、それ以外の強制退避させられた地域の人は住めないことはないのではないか。専門家でないとわからないが、国や自治体が許容範囲を定め、帰るか帰らないかは自己責任にして、帰宅を認めてもよいと思う。住民の方も同じ気持ちだろう。

 ところで、放射能で高濃度に汚染された地域はどうしたらよいか?汚染物質はどうしたら取り除けるのだろうか?基本的な表土削り取りから、マグネシウム系固化剤で表面土壌を固化して削り取る方法、ヒマワリなどの植物に、土壌中の放射性セシウムを吸収させる方法などが試された。

Phytoremediation

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いよいよ2030年代火星へ!NASA「SLS計画」・Mars500・火星植民計画

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 NASA、次世代大型ロケットを発表
 NASAは9月14日、次世代大型ロケットの開発計画、SLS(Space Launch System)の概要を発表した。SLSは引退したスペースシャトルの後継となる新型ロケットで、開発中の多目的宇宙船「オリオン」を宇宙空間に投入する事を目的としている。

 オリオンは、2005年に当時のジョージ・W・ブッシュ大統領が打ち出した月探査計画「コンステレーション計画」の一部だった。コンステレーション計画自体は昨年中止されたが、オリオンは国際宇宙ステーション(ISS)との往還に用途を変更して開発が継続されていた。

 SLSは、地球軌道およびさらに遠い目的地へ向け、オリオンだけでなく重要な貨物や機器、実験機器を運べるように設計されている。また、ISSへの物資輸送にも活用される予定だ。

SLS

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毒蛇マムシを襲う昆虫「タガメ」とは?絶滅危惧種・最大の水生昆虫

 マムシを襲う昆虫

 ヒトを攻撃する虫にはどんなものがあるか?例えば、蚊は人を刺す。蚊の唾液には血液の凝固を防ぐ物質など吸血を容易にする生理活性物質が含まれていて、これが免疫応答を引き起こすなどしてかゆみの原因になる。熱帯地域のみならず、温帯でもマラリアや多くの熱病の媒介源になっている生物でもある。

 他には、アブ、ブユ(ブヨ、ブト)、ヌカカ、トコジラミ、ノミ、シラミ、ダニなどがいる。マダニ類は広くほ乳類を攻撃、一度噛み付くと離れない。イエダニは時折血を吸いに来る。ツツガムシは幼虫が偶発攻撃・ツツガムシ病を媒介する。水田などにチスイビルや陸生のヤマビルがいる。

 これらの虫は、人だけでなく動物も襲う。しかし、動物を殺してしまうほどの怖さはない。ところが、今回、毒をもつマムシを襲って食べてしまう昆虫が発見された。どんな昆虫だろう?


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女性の方が長寿の理由は?「ミトコンドリア」を増やして健康生活!

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 女性の方が長寿の理由
 2011年9月13日TBS放送の「教科書にのせたい!」では、ミトコンドリアと健康についてわかりやすく解説していた。

 どこの国も、男性よりも女性の方が長生きをする。なぜ女性の方が長生きなのか?その謎が、最近になって科学的に解明された。それは女性の方がミトコンドリアが多いからだった。また、健康な人とそうでない人では、量が全く違い、不健康な人はミトコンドリアの量が少ないという。

 筋肉には赤筋と白筋があり、赤筋は白筋より、体積が大きいため、毛細血管が多く、酸素が豊富に供給される筋肉組織。したがって、このミトコンドリアは、白筋よりも赤筋の方に多く含まれている。白筋は瞬発力を発揮する筋肉で、赤筋は有酸素運動でつくられる持久力型の筋肉でもある。この筋肉が女性に多いのだ。

Mitochondria

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酸・アルカリとは何か?アルカリと塩基の違いは何か?

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 酸とは何か?
 酸(acid)は、化学において、塩基と対になってはたらく物質のこと。酸っぱい味のするものが多い。酸の一般的な使用例としては、酢酸(酢に3~5%程度含有)、硫酸(車のバッテリーの電解液に使用)、酒石酸(ベーキングに使用する)などがある。これら三つの例が示すように、酸は溶液、液体、固体であることができる。塩化水素など気体の状態でも酸であることができる。

 一般に、プロトン (H+)を出す物質であるが、何種類かの酸の定義が存在する。酸としてはたらく性質を酸性という。ただし「酸性」という語句は溶液の性質として用いるのが一般的であり、水溶液中において水素イオン濃度が水酸化物イオン濃度より大きい場合、すなわちpH<7の場合を指すことが多い。

 酸、塩基の定義は相対的な概念であるため、ある系で酸である物質が、別の系では塩基としてはたらくことも珍しくはない。例えば、水は、アンモニアに対しては、プロトンを与えるブレンステッド酸として作用するが、塩化水素に対しては、プロトンを受け取るブレンステッド塩基として振る舞う。

Litmus

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イオンとは何か?イオンの発見者「マイケル・ファラデー」

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 イオンとは何か?
 電荷を帯びた原子、または原子団をイオン(ion)という。電離層などのプラズマ、電解質の水溶液、イオン結晶などのイオン結合性を持つ物質内などに存在する。

 電子を放出して正の電荷を帯びた原子、または原子団を陽イオン(cation) と呼ぶ。金属イオンはすべて陽イオンである。また、電子を受け取って負の電荷を帯びた原子、または原子団を陰イオン(anion) と呼ぶ。ハロゲンはすべて陰イオンとなる。

 イオンの名称は、陽イオンについては「元素名+イオン」(例:水素イオン)、陰イオンについては「元素名 − 「素」 + 化物イオン」(例:硫化物イオン)と表す。ただし、どちらも例外が多い。原子1個のイオンを単原子イオン、複数の原子で構成されるイオンを多原子イオンと呼ぶ。

Michael_Faraday

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人類最古の電池はバクダット電池?ガルバニ電池・ボルタ電池とは何か?

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 電池とは何だろう?
 電池とは、エネルギー(主として化学反応)を直接に直流電力に変換する電力機器である。名称は日本語では「電池」すなわち「電子」の「池」であるが、必ずしも電気を蓄えなくても「電池」という名称が使われている。

 よく使われる、乾電池にはマンガン電池、アルカリ電池などがある。電気自動車にはリチウムイオン電池などが使われている。使い切りの電池を1次電池、何回も充電して使う電池を2次電池という。

 これらの電池は化学反応によって生じる、化学エネルギーを、電気エネルギーに変換するもので、化学電池と呼ばれている。エネルギーの形態にはこれ以外にも、光、熱、原子力などがあり、それぞれのエネルギーを電気エネルギーに変換する電池も研究されている。

Battery

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