サイエンスジャーナル

自然科学大好き!サイエンスジャーナル!気になる科学情報をくわしく調べ、やさしく解説します!

ライフサイエンス

およそ6億年前、哺乳類と昆虫は同じ仲間だった?5感のうち、触覚でも神経回路の構造が共通

 昆虫の神経系とはたらき

 「えっ、昆虫にも脳があるの?」と思われる方がいるかもしれない。脳というと学校の理科室に展示してあった人間の脳が連想され、あの白くブヨブヨしたような皺のよった脳が頭に浮かぶからである。昆虫の小さな頭の中にはあんな脳はあり得るはずがないと感ずるのももっともである。また、“虫けらどもに万物の霊長たる人間様と同じような脳があってたまるか”と言われるかもしれない。

 確かに人間は極度に発達した脳を持ち、それによって、わがもの顔に地球を支配するまでに至っている。それに比べれば昆虫などはとるに足らないものと思うかもしれない。しかし,数の上では地球上の動物種の3分の2を占め、地球は昆虫の王国とも言われる程である昆虫にも小さいながられっきとした脳が存在している。

 昆虫の脳は人間の脳と違ってやや堅い感じの殻を被っており、“脳神経節(または球)”とも呼ばれている。もちろん、頭の中にあるが、それから胸部や腹部の方へ“はしご状神経系(または神経索)”と呼ばれる神経節のつながり(胸部や腹部の神経節間のつながり部分は2列にはしご状に並行して走る神経繊維の束)が伸びており、人間の脊髄にも似ている。ただし、人間と違って、脳以外の神経索は体の背側でなく、腹側を通っている。


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イモムシから成虫へ、昆虫の完全変態の不思議?カブトムシの「角」が短時間で出現する仕組みを解明

 昆虫の育ち方、完全変態と不完全変態

 よく歌詩で「さなぎが蝶になるように...」とあるが、昆虫はそれはそれは見事に変身する。あのイモムシが美しい蝶になると最初から気づく人はおるまい。

 昆虫は、卵から孵化すると、幼虫と呼ばれる形態となる。幼虫が、生殖能力を有する成虫になる過程で「変態」を行う。ただし、原始的な種類には変態をしないものもある。

 昆虫は他の動物と違って、チョウやガのように、さなぎの時期があるものもいるし、バッタのように親にたいへんよく似た子虫が、たまごからかえるものもいる。この違いにより、昆虫の変態は完全変態と不完全変態とに大きくわけられる。


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常識を覆す発見!ヒトを含む哺乳類に「硫黄呼吸」を発見!大事な硫黄成分を含む健康食品とは?

 ヒトを動かすエネルギーの正体は?

 車のエンジンはガソリンを燃焼し動くが、ヒトはどうやって動いているのだろう?

 筋肉を直接動かすエネルギー、答えは「ATP」という物質。これは、アデノシントリフォスフェート、「アデノシン三リン酸」という物質。このエネルギーは非常に効率がよく完全燃焼し、ADP と水が生まれるのみとなる。では、ATP の元となるものは何だろう?

 それが、人の食物から得られる栄養素「ブドウ糖(グルコース)」である。細胞基質中には「解糖系」という代謝経路があり、やたら速い ATP 生成能力を持っている。筋肉で使われる ATP のほとんどが、この「解糖系」で作られた ATP を使っていると言っても過言ではない。もともとあった ATP が2つ消費され  4つの ATP が生成される。この解糖系の過程では酸素は必要としない。


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遺伝子工学「ゲノム編集」を使って、鶏卵からがん治療薬成分「インターフェロンβ」の生産に成功!

 がんの免疫療法

 日本人の2人に1人がかかり、3人に1人が命を落とすと言われる「がん」。がんの治療法には、手術、抗がん薬治療、放射線療法そして免疫療法がある。

 今年2017年のノーベル賞に日本人は選ばれなかったが、2015年のアメリカのトムソン・ロイターの予測で日本人研究者として挙げられた3人がいた。このうち、免疫の働きを抑える「PD-1」という物質を発見し、新しいがんの治療薬の開発に道を開いた京都大学の本庶佑名誉教授がいる。

 これまでの免疫療法では、免疫機能の攻撃力を高める方法が中心だったが、最近、がん細胞が免疫のはたらきにブレーキをかけて、免疫細胞の攻撃を阻止していることがわかってきた。


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火星に生命の手がかり発見!約37億年前、火星に広く深い海と熱水噴出孔が存在していた可能性

 熱水噴出孔が最初の生命誕生の場か?

 熱水噴出孔(hydrothermal vent)は地熱で熱せられた水が噴出する割れ目である。数百度の熱水は、重金属や硫化水素を豊富に含む。熱水噴出孔がよく見られる場所は、火山活動が活発なところ、発散的プレート境界、海盆、ホットスポットである。

 熱水噴出孔は地球上ではふんだんにみられるが、ここではおもに深海熱水噴出孔について述べる。深海によく見られる熱水噴出孔周辺は、生物活動が活発であり、噴出する液体中に溶解した各種の化学物質を目当てにした複雑な生態系が成立している。有機物合成をする細菌や古細菌が食物連鎖の最底辺を支え、そのほかに化学合成細菌と共生したり環境中の化学合成細菌のバイオフィルムなどを摂食するジャイアントチューブワーム・二枚貝・エビなどがみられる。

 この発見には誰もが驚いた。光の射さない深海で、しかも高温高圧の酸素も十分に存在しない世界でこれだけ多くの生物が存在していたからである。ある種の生物にとって、酸素や光は必要ではなかった。


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ヒトの受精卵でゲノム編集成功!遺伝病の治療につながる成果だが、実用化に向けて倫理面の議論が必要

ヒトの受精卵をゲノム編集 米などの研究グループ

 あなたの赤ちゃんが生まれる前に、致死的な遺伝子の変異を除去できたらどうだろう?きっと躊躇なく遺伝子治療を受けることだろう。

 命を救うことが期待されると同時に反発も予想されるこの技術の実現に向けて、科学者たちは大きな一歩を踏み出した。

 研究グループは、突然死に至ることもある心臓の病気、「肥大型心筋症」を引き起こす特定の遺伝子の異常がある精子を正常な卵子に入れて受精させた。このとき、遺伝情報を書き換える特殊な物質を精子と同時に入れたところ、70%以上の受精卵で異常な遺伝子が修復された。


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イヌが人に懐つく理由は「遺伝子変異」だった!妖精のような顔つき 人のウィリアムズ症候群と関連

 社交的な遺伝子疾患「ウィリアムズ症候群」

 「ウィリアムズ症候群(Williams syndrome)」という人の遺伝子の病気がある。ウィリアムズ症候群はまれな遺伝子疾患で、7番染色体上の遺伝子欠失が原因である。症状には知能低下などの発達障害、心臓疾患などがあり、独特の顔つき("エルフのような"(Elfin)顔つきと言われる)を示す。知能低下に比べて言語は比較的良好に発達することが知られており、知らない人にも陽気に多弁に話しかける。

 もっとも印象的なのはその顔つき。「大きな口、上を向いた鼻、小さいあご、そして丸くて好奇心に輝く目をしている」さらに性格も特徴的で、「それぞれ個性はあるが、並外れて饒舌で、興奮気味で、話好きで、他人に手を差し伸べ、知らない人を怖がらず、そして何よりも音楽が大好きである」という。ウィリアムズ症候群の患者たちが集まるキャンプに参加したある人は「単一の部族に属しているように見えた」と感想を述べた。


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驚いた!他の動物の子を育てるメスのライオン 殺さないのは異例、母性本能が子供を育てることを証明

 動物が、他の動物を育てる

 動物が他の動物を育てることがあるのだろうか? 実は結構ある。中でもカッコウの托卵は有名だ。カッコウはオオヨシキリ、ホオジロ、モズ等の巣に托卵する。近年ではオナガに対しても托卵を行うことが確認されている。

 托卵の際には巣の中にあった卵をひとつ持ち去って数合わせまで行う。カッコウのヒナは短期間(10-12日程度)で孵化し、巣の持ち主のヒナより早く生まれることが多い。先に生まれた本種のヒナは巣の持ち主の卵やヒナを巣の外に放り出してしまい、自分だけを育てさせる。落とされた卵やヒナには死が待っている。

 アフリカのライオンも他の動物を育てることがある。最近はヒョウの子を育てる例が観察された。ライオンとヒョウは、友達と呼べるような関係ではない。それどころか、ライオンはヒョウを殺す習性さえある。


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ヒトの骨を食べるシカをはじめて観察!人体が自然に腐敗し、分解されていく過程を明らかにする「死体農場」

 死体農場という現実

 「死体農場」――この言葉から、あなたはどんな場所を思い浮かべるだろうか?残虐な犯罪者が作り上げた秘密基地のような場所を連想するかもしれない。しかし実在する「死体農場」は、いたって真面目な研究施設なのだ。広大な敷地に、数十体ほどの死体が野ざらしで転がっているという、恐るべき施設だ。

 「死体農場(ボディ・ファーム)」とは法医人類学の研究施設であり、現在アメリカ国内に8カ所設置されている。その目的は、敷地内に人間の死体を野ざらしの状態で放置することによって、人体が自然に腐敗し、分解されていく過程を明らかにすること。こうすることで、殺人事件などにおける正確な死亡時期の割り出しや、その計算方法を導き出そうというのだ。

 現時点でもっとも大規模な「死体農場」は、テキサス州立大学サンマルコス校・法医人類学センターの敷地内に設置されている。そこでは、約10万平方メートルの荒れ地に常時70体もの死体がゴロゴロと転がっており、約5日おきに新たな死体も投入され続けてきたという。死体の年齢は21週の胎児から102歳の女性までと幅広く、すべて本人や家族の意志によって献体されたものだ。


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植物の根はなぜ下に伸びる?有名な屈地性の他、水分の多い方向に伸びるしくみ「水分屈性」を発見!

 植物の根はなぜ下に伸びるのか?

 根はなぜ下に伸びるのだろうか? あたりまえのことだがしくみは複雑だ。植物の根が重力の方向に伸びる性質を屈地性(重力屈性)と言う。根を横に寝かせると、根の先端だけが下に向って伸び出す。この時、根の先端を取り除いてしまうと、根は横をむいたまま伸びる。この事から根の先端に仕組みがあることがわかる。

 根の先端を良く調べると、コルメラ細胞という重力を感知する細胞がある。コルメラ細胞では、他の組織では見かけないアミロプラストと言う特別な細胞小器官がある。アミロプラストとは色素体の一分化形態で、葉緑体の仲間。これは、デンプンを蓄積して比重が大きくなっており、植物体が傾くと重力の方向へと細胞の中で沈降(移動)する。

 このようにアミロプラストは比重が大きいため、いつも下に沈んでいるので、根の先端の細胞は、アミロプラストの沈殿している方向が重力の方向だと認識するのだと考えられている。アミロプラストを平衡石(スタトリス)と呼び、スタトリスがどの位置にあるかによって、根はどちらが下かを判断しているのだという考えが「スタトリス説」である。


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寄生生物は化学物質で宿主を操作する?寄生植物も「植物ホルモン」で宿主をコントロールすることを発見!

 化学物質で宿主を操作する寄生生物

 寄生植物(parasitic plant)は、他の植物に寄生し栄養分を吸収して生育する植物の総称である。寄生根と呼ばれる特殊化した根で相手植物(寄主または宿主)の組織と結合して栄養分を吸収する。

 葉緑素を持ち光合成によって炭水化物を自分で合成する半寄生植物と、葉緑素を持たず光合成をしない(栄養を完全に寄主に頼る)全(完全)寄生植物に、大きく分けられる。寄生植物という場合、寄生する対象はほとんど種子植物、それも被子植物である。

 藻類には寄生性のものがあるが、普通は一緒に扱わない。また、それらの寄生の対象である宿主は、ほとんどが被子植物で、わずかに裸子植物が対象になる例がある。宿主の根に共生する菌類に寄生するものもある。これは腐生植物という。


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生命誕生の場は深海か?熱水噴出孔周囲で電流発生を確認、複雑な有機物やDNAも合成?

熱水噴出孔が最初の生命誕生の場か?

 地球上の最初の生命はどこで誕生したのだろうか?

 それは難しいテーマだ。約40億年前の「地球生命の起源」では以下のようなプロセスが大筋で受け入れられている。原始地球ではメタン、硫化水素、アンモニア、水素などの還元的物質が豊富に存在し、それらが高温・高圧下で反応して生体分子がつくられ、鉱物表面で重合して高分子化し、紫外線が遮断された環境で細胞化したと考えられている。

 1953年、米国のミラーは原始地球大気を模倣した還元的ガス混合物(水素、メタン、アンモニア、水蒸気)中で放電しながら反応ガスを何回も循環し、種々のアミノ酸を生成した。以来、いろいろなガス・液体条件やエネルギー源(放電、紫外線、放射線、高速中性子、熱など)を用いて、多種多様な低分子の生体分子が非生物的につくられた。


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「分子の車」で世界初のカーレース!生物体内は分子マシンでいっぱい可能性は無限大

 「分子の車」フランスで世界初のレース

 物質のもとになる分子を組み合わせてできた、大きさが100万分の1ミリという「分子の車」による世界でも初めてのレースが、日本時間の4月28日夜からフランスで開かれ、日本やアメリカなどから合わせて6チームが出場した。

 分子を組み合わせて機械的な動きをする極めて小さな物質を作る「分子機械」の分野は将来的にものづくりを根底から変える可能性があると注目され、今回のレースが研究発展の大きなきっかけになると期待されている。

 「分子の車」による世界でも初めてのレースは、日本時間の4月28日午後6時からフランス南部のトゥールーズにある国立の研究機関で開かれ、日本からは茨城県つくば市にある物質・材料研究機構のチームが出場した。


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プラスチック食べる虫を発見!プラごみ問題も解決?現状ではプラスチックの再利用が最優先

 プラスチックごみ問題

 世界で海洋汚染が深刻となっている。毎秒200キロのプラスチックごみが海洋投棄されている。国際NGO「グリーンピース」は25日、海洋汚染に関する報告書を発表した。世界のプラスチックごみ海洋投棄量を合計すると、毎秒200キロという膨大な数になる。毎年、800万トンものプラスチックごみが海へと捨てられている。

 現在、海洋には累計で5億〜50億トンのプラスチックごみが漂流している。この数には沈んだりビーチに打ち上げられたものは含まれていない。この膨大なプラスチックごみによって太平洋、大西洋、インド洋には計5カ所の巨大ごみの島が形成されている。こうした状況を改善するためには、ペットボトルの廃棄量を減らすこと、リサイクルシステムを構築することなどが必要だと報告書は提言している。

 これらのプラスチックごみのうち60%がインドから廃棄されたものであると言われている。また、インドではプラスチックごみの焼却による大気汚染が深刻な問題となっており、WHOの調べでは、インドは中国・アメリカを抜いて世界一の大気汚染国であることがわかっている。この影響を重く見た国家グリーン審判所は、2017年1月、インドの首都デリーでプラスチック製の容器・フォーク・ナイフ・ビニール袋などの使用を全面的に禁止する法律を公布している。


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世界最長の2枚貝、奇妙な「エントツガイ」の驚くべき生態を初めて解明!口がないのに生きている?

 世界最長の二枚貝は何だろう?

 それはエントツガイ(Kuphus polythalamia)という貝である。エントツガイは黒くて長い、奇妙な生物だ。エントツガイは、フナクイムシ科に属する。フナクイムシは船の木を食い荒らすことで知られる二枚貝の仲間だが、なかでも特に大きく珍しいエントツガイの生態はほとんどわかっていなかった。

 今回、世界最長の二枚貝とされるこの生物の驚くべき生態を、科学者らが初めて解明、4月17日付け科学誌「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に発表した。

 国際研究チームがエントツガイを採取したのは、フィリピン沖の硫黄分の多い水域。この生物は泥に頭を突っ込んだような状態で暮らしており、棒状の殻だけが泥から姿をのぞかせている。


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土星探査機「カッシーニ」の成果!エンケラドスに水素分子を検出、海と熱水噴出孔、生命の可能性

 土星の衛星エンケラドスに生命はぐくむ素材「水素分子」を確認

 氷に覆われた土星の衛星エンケラドスの奥深くで、熱いものがうごめいているようだ。NASAの科学者たちは、そのエネルギーが地球外生命をはぐくんでいる可能性もあるとしている。

 NASAの土星探査機カッシーニは、以前、エンケラドスから噴き上がるプルーム(水柱)の中を通り抜けてその成分の「味見」をし、塩類、単純な有機分子、アンモニアなど、生命の主要な構成要素が含まれていることを明らかにした。

 米サウスウェスト研究所の科学者ハンター・ウェイト氏が率いる研究チームは、4月13日に開かれた記者会見で、2015年10月にカッシーニが接近通過(フライバイ)を行った際に、エンケラドスから噴き出すプルームに水素分子が含まれていることを確認できたと発表した。


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もっとも地中深くに棲む生物とは?海底下1万mに生命の証拠発見!極限環境が生命の出発点

 地球の最も深いところに棲む生物とは?

 2015年7月、日本を中心とする国際研究チームが、「世界で最も深い海底地下の生物を発見した」と発表した。一体どんな生き物だろうか?

 場所は下北半島沖の水深1200mの深海の底を、さらに2500m近く掘った地中だ。これまで生物が見つかった中で最も深い海底地下になる。海洋研究開発機構の探査船「ちきゅう」で、海底をボーリングして掘った中から見つかったもので、世界的な科学雑誌にも取り上げられた。

  海の水の中なら1万mの深海でも甲殻類が見つかったりしているが、地下ではそこまで深い場所で生きていくのは難しいと考えられている。というのは、地中深くにマグマがあるように、地下は深くなるほど温度が高くなって、4000mあたりでは100℃ぐらいになってしまう。水や栄養も僅かだし、そのあたりが限界に近いと考える専門家も多い。これまで、海底地下での生命発見の記録は、地下1900mであった。


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”スタチン”発見の遠藤章氏がラスカー賞に続き、「ガードナー国際賞」受賞!次はノーベル賞に期待

スタチン発見の遠藤氏がガードナー国際賞受賞

 生物医学の研究で重要な発見をした研究者に贈られるガードナー国際賞の今年の受賞者にコレステロール値を下げる薬の開発につながった物質「スタチン」を発見した遠藤章(えんどう あきら)東京農工大学特別栄誉教授(83)が選ばれた。

 遠藤 章氏は、日本の生化学者、応用微生物学者。東北大学農学博士である。1957年東北大学農学部を卒業し三共株式会社入社。三共株式会社研究所室長、東京農工大学農学部教授を経て、1997年東京農工大学名誉教授、株式会社バイオファーム研究所代表取締役所長。東北大学特任教授、金沢大学客員教授、早稲田大学特命教授一橋大学イノベーション研究センター客員教授、東京農工大学特別栄誉教授。

 2008年9月にラスカー賞を受賞している。今回受賞の対象となったのは、コレステロール低下薬「スタチン」の発見である。当時、会見した遠藤博士は「人への効果の道筋をつけるまで山あり谷ありで、途中で断念しようと思った。権威ある賞をいただき、最高の栄誉だ」と語っているが、この「スタチン」の効果が認められるまでには長い年月を要した。


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世界で初めて iPS細胞「他家移植」に成功!「加齢黄斑変性」に他人iPS由来網膜組織を移植

 iPS細胞いよいよ実用段階へ

 iPS細胞というと、神経や心筋、肝臓など体のさまざまな組織になる能力を持つ細胞。皮膚や血液の細胞に数種類の遺伝子を送り込み、受精卵のような状態に「初期化」して作る。山中伸弥京都大教授が2006年にマウス、2007年に人で開発に成功し、2012年にノーベル医学生理学賞を受賞した。難病患者の細胞を再現して新薬開発に活用するほか、目的の細胞に変えて移植する再生医療への応用が期待されている。iPS細胞は人工多能性幹細胞の英語の略称。

 2017年1月には、iPS細胞から作った目の網膜の組織を網膜が病気のマウスに移植し、目で光を感じ取れるようにすることに理化学研究所のグループが世界で初めて成功した。「網膜色素変性症」は3000人に1人がかかり、失明の原因にもなる難病で、この病気で視野の真ん中しか見えなくなったような患者でも、iPS細胞の移植によって視野が開けるように研究を進めている。

 今回、他人に移植しても拒絶反応が起きにくい特殊な iPS細胞を使って、重い目の病気の患者を治療する「他家移植」と呼ばれるタイプの世界初の手術を、理化学研究所などのチームが3月28日実施した。


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なぜ、流氷の海に棲む魚は凍結しないのか?「不凍糖タンパク質」の働きを宇宙ステーション「きぼう」で実験

 なぜ氷の下でも魚は凍結しないのか?

 「不凍糖タンパク質」とは、海氷で覆われた極海に住む魚の体内に含まれ、氷点下でも生体の凍結を防ぐ機能を持つ特殊なタンパク質。分子に糖鎖を持つものを不凍糖タンパク質、糖鎖を持たないものを不凍タンパク質と呼ぶ。

 これらのタンパク質は、成長する氷結晶の 表面に吸着することで氷の結晶成長を抑制し、不凍機能を発現すると考えられているが、その仕組みは十分解明されていない。これらのタンパク質の機能は、医学や食品科学の 分野で活用が期待されている。

 極地の海の流氷直下に住む魚は、氷点下の環境でも凍結することなく生き延びることができる。これは、血液中に含まれる不凍糖タンパク質が氷結晶/水界面に吸着することで、結晶成長を抑制するためとされてきた。しかし、実際にどのように界面に吸着しているのか、氷の結晶成長にどのような効果があるのかは不明。


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