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

植物は「かおり」で会話する?草刈りの匂いでダイズの防衛能力が向上!「植物間コミュニケーション」は存在する

草刈りの匂いでダイズの防衛能力が向上し、イソフラボン量が増加

 植物は話ができるかもしれない。NHKの「プロフェッショナル」という番組で、木村秋則さんは、リンゴの木にあやまろうと思い、夕方家族が畑から帰った後、リンゴの木、一本一本にお詫びしながら自分の気持ちを話しかけて歩いた。

 「すごい頑張ったなあ」。リンゴの木に触って、手の温もりを通じ自分の気持ちを伝えたという。リンゴに接しながら話かけていくと、風もないのに小枝がフッと揺れ、リンゴの木が「わかったよ、わかったよ」と言っているように感じられたそうだ。

 そういえば、「サボテンに話しかけるとよく育つ」という話も聞いたことがある。最新の研究によると、隣の植物の音を「聞いた」植物は、自ら成長を促進させるという。音響信号を利用してコミュニケーションを取っている可能性があるという。

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海は生命の源、海はDNAのスープだった!環境DNAメタバーコーディングにより1日で魚種の8割検出!

 海は生命の源

 地球は約46億年前に誕生したといわれている。誕生して数億年の地球は岩石の塊で、水のもとになる水素や酸素も岩石の中に閉じ込められていた。

 この岩石が地殻の熱で溶かされ、そこで遊離した水素と酸素が結合して、水ができた。水は水蒸気となって吹き上がり、厚い雲となって地球を包む。そして、地球にはじめて降り注いだ雨は、岩石に閉じ込められていた有機質の元となる炭素、窒素、ケイ素などや、さらには地殻の底に閉じ込められていたナトリウム、マグネシウム、カリウム、鉄、銅、カルシウムなどを溶かし出し、こうして多くの物質を含んだ海が生まれた。

 長い時間をかけて海に集められた様々な物質のなかには、生命をつくるのに欠くことのできない物質がそろっていた。さらに太古の海には潮の干満や、地殻の底からくる熱エネルギー、空中放電の電気エネルギーなど、様々な影響をうけ、生命を誕生させるという奇跡をおこしたと考えられている。


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キメラ動物が人類を救う!ヒトの細胞もつブタ胎児の作成に成功!臓器作り見据えた研究が進む米国、遅れる日本

 ハイブリッド動物(キメラ)で人間の臓器をつくる

 米国では、人間の臓器を持った羊や豚などのハイブリッド生物を作り出そうとしている。ハイブリッド動物を作る目的は、臓器移植を必要とする患者を救うため。臓器の需要に比べて供給は少ないため、腎臓移植の場合でも2~3年は待つ必要があるとされているからだ。しかも生死に関わる病気にかかった場合、移植が間に合わず死んでしまうケースも多くある。

 報告によれば、「キメラ」とも言うべきハイブリッド生物は人間の幹細胞を動物の胚に注射することで作られていく。キメラ (chimera) とは、同一個体内に異なったDNA(遺伝情報)を持つ細胞が混じっていること。またそのような状態の個体のことをいう。

 研究者らは羊や豚の胚の中に人の幹細胞を入れる。それをメスの家畜に埋め込み妊娠、出産させる。生まれたハイブリッド生物は成長と共に体内で人間の臓器を育て、やがてそれが摘出され、病気の患者に移植されていく。


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少女の卵巣から小さな脳と頭蓋骨の一部、髪の毛が発見される!寄生性双生児と奇形腫の違いとは?

 「テラトーマ」奇形種という病気

 小保方氏の発見した「STAP細胞」。オレンジジュース程度のストレスで「STAP細胞」ができるというのは、素晴らしい発見だった。しかし、2014年12月19日、理化学研究所は都内で記者会見を開き、検証実験でSTAP細胞を再現できなかったと発表した。小保方晴子氏の退職届を承認し、今回の検証結果を踏まえて、来年3月まで予定していた検証実験も打ち切ると報告した。

 検証実験で「STAP細胞」の再現には成功したが、この細胞を受精卵に入れて全身の細胞に分化させる「キメラマウス」を作ることには成功しなかった。理研は会見で、身体のさまざまな部分の細胞に変化する性質である、細胞の多能性などが確認できなかったと、検証実験結果を説明している。日本の科学界では先の論文は「ES細胞の混入によるねつ造だった」として否定された。

 「キメラマウス」とは、2種類以上の異系統のマウスの発生初期の胚を融合させることにより、人工的に作られるマウス。2種以上の遺伝的に異なる細胞から成る。この「キメラマウス」のようなことが、人間の体でも起こることがある。それが「テラトーマ」奇形腫という病気である。


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「iPS細胞」で網膜再生、マウスで成功!「ES細胞」で小型の腸作製!再生医療の未来は?

 iPS細胞とES細胞

 iPS細胞とは、普通の細胞(体細胞)に数種類の遺伝子を導入することにより、非常に多くの細胞に分化できる万能性をもった細胞 (人工多能性幹細胞)のことである。また、iPS細胞自体も自己増殖することができる。京都大学の山中伸弥教授らのグループによって、2006年に世界で初めて作られた。この成果で山中教授は、2012年ノーベル生理・医学賞を受賞した。

 ES細胞とは、受精卵が細胞分裂し、細胞が増えていく過程で内部にできる細胞で、さまざまな細胞に分化できる万能性をもった細胞(胚性幹細胞)で、英語の頭文字を取り、ES細胞(イーエスさいぼう)と呼ばれる。 生体外にて、理論上すべての組織に分化する分化多能性を保ちつつ、ほぼ無限に増殖させる事ができる。

 iPS細胞もES細胞も万能性を持つため、再生医療への応用が期待されている。人の病気は、自分の細胞に異常が起きるために起きるが、もし異常が起きても、これらの万能細胞を利用して、新しい細胞に置き換えたならば、元通りのからだに治すことができる。これを再生医療という。


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こいつは驚いた!あなたの性格はDNAで決まる?外向性、神経症傾向、調和性、勤勉性、開放性の領域特定

 性格を決めるヒトゲノム領域が特定される

 カリフォルニア大学の研究により、「性格の主要な5因子」に対応するヒトゲノム領域が特定された。さらに、「外向性とADHD」や「神経症傾向とうつ病」といった、性格と精神疾患の発症のしやすさとの間に相関があることもわかったという。

 カリフォルニア大学サンディエゴ校が主導した研究で、性格の主要な5因子とされる外向性、神経症傾向、調和性、勤勉性、開放性に対応するヒトゲノムの領域が特定された。

 研究ではさらに、これらの領域と、統合失調症、ADHD(注意欠陥・多動性障害)などの精神疾患の発症のしやすさの関係も示唆された。具体的には、外向性はADHD、神経症傾向はうつ病、開放性は統合失調症や双極性障害と結びついているとみられることが判明した。


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奇跡の魚「マミチョグ」!致死量の8000倍の猛毒に耐える秘密を解明!遺伝子の20%を自己変革

  奇跡の魚「マミチョグ」

 マミチョグは、見た目はメダカに似ており、小さくかわいらしい魚だ。他の大きな魚の餌にされたり、ボウフラ退治の目的で移植されたりして、生息域を広げてきた。

 しかし、この小さな魚は見かけによらず、他の生物よりも長生きするかもしれない。

 というのは、水温や塩分濃度の劇的な変化に耐性があり、世界でもっとも汚染の進んだ水の中でも特に悪影響もなく生きれるからだ。普通の魚なら死んでしまう状況でも生きることができるのは、必要に応じて特定の遺伝子のスイッチを切り替え、体のパーツすら再設計してしまう能力があるという。

 北米に生息する小型魚マミチョグのなかには、米国最悪レベルの汚染水域で一生を過ごすものたちがいる。そこには多量の毒物が溶け込み、ときに致死量の8000倍にも達するほどだ。彼らが生き残るどころか繁栄しているのはなぜなのだろうか?


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人体は宇宙だった!ヒトの細胞と中性子星のあいだによく似た構造が見つかる!オルガネラと核物理学の共通点

 細胞の不思議「オートファジー」

 オートファジー (Autophagy)といえば、大隅良典先生のノーベル医学・生理学賞の授賞研究であるが、細胞が持っている、細胞内のタンパク質を分解するための仕組みの一つ。自食(じしょく)のことである。酵母からヒトにいたるまでの真核生物に見られる機構であり、細胞内での異常なタンパク質の蓄積を防いだり、過剰にタンパク質合成したときや栄養環境が悪化したときにタンパク質のリサイクルを行ったり、細胞質内に侵入した病原微生物を排除することで生体の恒常性維持に関与している。

 だが、オートファジー研究にはまだ未解決の問題がある。オートファジーによって、何時如何なる生理的条件下に、タンパク質のみならず核酸、脂質、それらの複合体が、どのような機構で分解されるかがいまだ解明されていない。このためには、酵母の膨大な遺伝学的な知見を背景に、酵母の系を最大限活用し、質量分析など最近の分析技術を活用。

 細胞がある種のストレス(アミノ酸飢餓の状態や、異常タンパク質の蓄積)にさらされると、細胞質中の一部で、過剰に作られたタンパク質や異常タンパク質と共にリン脂質が集まり、オートファゴソーム(Autophagosome、またはオートファジー小胞 Autophagic vesicle)と呼ばれる細胞内構造の形成がはじまる。


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一度失った足を再び生やすヘビ発見!その謎を解明!抑制された遺伝子「ソニック・ヘッジホッグ」

ヘビの足はなぜなくなったのか?

 世の中には、ずいぶん奇妙な姿の動物がいるものだが、ヘビも変わってる。足がなくて、棒みたいな体でニョロニョロ動く。魚が陸上に進出するために、長い時間をかけてヒレを脚に改造したのに、それを全部なくしてしまった。だが、実はヘビ形の体をした動物は、それほど珍しくはない。

 両生類ではアシナシイモリ類。爬虫類ではヘビの他にも、ヨロイトカゲ類、アシナシトカゲ類、ミミズトカゲ類のそれぞれ一部などが、4本とも脚をなくしている。さらに、前後どちらかの脚だけないとか、すごく小さく退化しているものまで入れると、相当たくさんいる。

 せっかくの足を、どうしてなくたのだろうか?


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筑波大、睡眠・覚醒を制御する2つの遺伝子を発見!睡眠の謎に迫る成果、睡眠と健康生活

 睡眠と覚醒の間に何があるのか?

 睡眠が大切なのは言うまでもない。睡眠が不足すると、いわゆる生命にとって大切ないわゆる「免疫力」「自然治癒力」などに悪影響があり、成長ホルモンの分泌にも悪影響があり乳幼児・幼児・青少年では身体の成長にも悪影響があり(身長が伸びにくくなる)。

 睡眠不足では胃や腸の調子が悪くなる人も多い。顔がむくみ、血色が悪くなり、人によっては土気色(つちけいろ)つまり死人のような顔色になり、皮膚の状態は目に見えて悪くなる。睡眠不足は女性の美容にとっても大敵だ、と言われている。では睡眠中どのような状態になっているのだろうか?

 睡眠は「レム睡眠」と「ノンレム睡眠」に分けられる。入眠時にはまずノンレム睡眠が現れ、続いて約1時間から2時間ほどでレム睡眠に移る。以後、ノンレム睡眠とレム睡眠が交互に現れ、レム睡眠はほぼ90分おきに20~30分続く。一晩の睡眠では4~5回のレム睡眠が現れる。


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ワイン酵母を用いた新技術で付加価値を!パン、お酒、医薬品やサプリメント...「酵母」とは何か?

酵母とお酒

 酵母といえば、なんと言ってもお酒。日本酒、ビール、ワイン、ウイスキー、ブランデー、焼酎、ティキーラ...。どのお酒も、原料や製造方法が違っても、結局は酵母による発酵によってアルコールができる。

 ただし、酵母はデンプンから直接アルコールをつくることができない。そこで、日本酒ではコウジカビを利用してデンプンをブドウ糖にしてから酵母を働かせる。ビールやウイスキーでは麦芽のアミラーゼ(デンプン分解酵素)でデンプンを分解する。ブドウなどの果物には糖分がたくさん含まれている。ですから、果物では、酵母を直接働かせてアルコールをつくることができる。

 酵母は糖分があればアルコールをつくる。だから、傷んだ安いリンゴやナシを買ってきてお酒を造ることができる(ただし密造酒になるのでご注意を)。果物をバケツに入れてつぶします。これに、特別のルートで手に入れた、強力なビール酵母を入れる。2日ほどすると良い香りがしてくる。そう、お酒だ。果物としては、食べるには熟しすぎくらいのものがいい。


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iPS細胞から卵子の大量生産に成功!すでに精子も完成!ついに授精も操作できる時代へ

 「iPS細胞」でできること続々

 「iPS細胞」というと、2012年ノーベル医学・生理学賞の受賞者で、京都大iPS細胞研究所長の山中伸弥教授を思い出す。受賞理由は「成熟した細胞を、多能性を持つ状態に初期化できることの発見」である。

 山中教授は、皮膚細胞に4種類の遺伝子を入れることで、あらゆる組織や臓器に分化する能力と高い増殖能力を持つ「人工多能性幹細胞(iPS細胞)」を作り出した。拒絶反応のない再生医療や難病の仕組み解明、新薬の開発など、医療全般での応用が期待される。最初の成果が米科学誌に掲載されてから6年あまりという異例のスピード受賞だった。

 ヒトなど有性生殖を行う動物は、1個の受精卵から体のあらゆる細胞に分化する。従来、一度分化した細胞は、未分化の状態に戻ることはないと考えられてきた。


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「進化」と「退化」は対義語?ではなく「退化」は「進化」の一形態、新たな力を得た動物たちを見よ!

 進化と退化は対義語ではない

 一般的にいうと「退化」という言葉は「進化」という言葉の反対の意味の言葉にとらえている人が多いが、これは誤解である。というのは退化は生物の特定の器官、組織、などが次第に縮小していき、時には消失することであるが、進化でも同じことが起きることがある。

 例えばウマの進化では、平坦な草原を走るための適応として足の中指が発達し、その一方でそれ以外の指は退化した。その結果、現生のウマは一本指である。つまり、ウマの進化では中指以外の足指の退化が重要な役割を果たしているのである。つまり「退化」は「進化」の形態の一つといえる。

 実際に「進化(evolution)」の意味は、生物の形質が世代を経る中で「変化していく現象」のことであり、変化すればよいので「退化」しても「進化」といえる。対義語ならば「進歩」と「退歩」の方が適切かもしれない。


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これは奇跡か?HIVウイルス完全除去に世界で初めて成功!休眠HIVの活性化、感染T細胞除去

 HIVとAIDSの違い

 HIVとは、Human Immunodeficiency Virus(ヒト免疫不全ウイルス)のことで、ヒトの体をさまざまな細菌、カビやウイルスなどの病原体から守る(このことを"免疫"という)のに大変重要な細胞である、Tリンパ球やマクロファージ(CD4陽性細胞)などに感染するウイルスである。HIVは大きく分けて、HIV1型とHIV2型がある。

 HIVがTリンパ球やマクロファージ(CD4陽性細胞)などに感染した結果、これらの細胞の中でHIVが増殖する。このため、免疫に大切なこれらの細胞が体の中から徐々に減っていき、普段は感染しない病原体にも感染しやすくなり、さまざまな病気を発症する。この「深刻な症状のデパート」状態になった時の病名がエイズだ。代表的な23の疾患が決められており、これらを発症した時点でエイズと診断される。

 エイズは、後天性免疫不全症候群(Acquired Immune Deficiency Syndrome; AIDS)のことである。


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どこまで人間の寿命は延びる?「125歳」が限界か?再生医療なら将来「1000歳」の可能性も

 世界一長寿の動物たち

 先日、デンマークのコペンハーゲン大学などの研究グループが「サイエンス」に発表した動物は、北極海に生息する「ニシオンデンザメ」だった。漁の網にかかったニシオンデンザメ28匹を分析した結果、年齢が最も高かったのは全長5メートルのメスで、392歳と推定された。

 これまでに記録されていた211歳のホッキョククジラを大きく離し、脊椎動物のなかでは最も長寿であるとして注目を集めている。だが上には上がいる。無脊椎動物を含めると、アイスランドガイの507歳が最高記録となる。

 500年も前というと、にほんでは戦国時代。日本の戦国時代は一般に1467年の応仁の乱または1493年の明応の政変に始まり、豊臣秀吉が関東・奥羽に惣無事令を発布した1587年、または豊臣秀吉が小田原征伐で後北条氏を滅亡させ全国統一の軍事活動が終了した1590年とされる。


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卵子を経ずに子孫誕生、マウス実験で初めて成功!単為生殖は精子でも可能かもしれない

 哺乳類の単為生殖

 単為生殖(単為発生)とは、一般にはメスが単独で子を作ることを指す。本来は受精によって新しい個体を生ずるはずの生殖細胞が、受精を経ることなく新しい個体を形成することである。

 卵は、精子が入って受精が行われることで発生が始まり、新たな個体へと成長する。ところが、卵が受精を経ずに発生を始める例があり、このようなものを単為生殖と呼ぶ。この卵の例のように、新個体の形成に発生の過程が入ることに注目すると、単為発生という言葉も使われる。

 植物でも受粉せずに種子が生じる場合があり、単為生殖と呼ぶ。他に、雌雄の分化が起こっていない生殖細胞の間に、接合胞子を形成するものの場合にも、単独で接合胞子(Zygospore)を形成する例があり、その場合には単為生殖と呼べる。


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ゲノム編集技術で新品種誕生!2倍速で育つトラフグ 、受粉しないトマト...「カルタヘナ法」との関係は?

ゲノム編集の可能性

 ゲノム編集というと遺伝子工学の一つで、部位特異的な核酸分解酵素(ヌクレアーゼ)を利用して、思い通りに標的遺伝子を改変する技術である。主なヌクレアーゼとして、クリスパー・キャス9(CRISPR/Cas9)システムやTranscription Activator-Like Effector Nucleases(TALEN)がある。

 これまでの遺伝子組換え技術との違いは、その成功率である。これまでの遺伝子組換えでは、プラスミドやウイルスなどを使って、運ばれた新しい遺伝子がDNAに割り込んで操作する仕組みだが、成功率は0.01~0.001%程度。数万の細胞を使っても1個できるかどうかという効率の悪さで、対象も限られていた。

 一方、ゲノム編集の成功率は数%~数十%と高く、受精卵や微生物(びせいぶつ)にも応用可能。基礎医学の研究でよく使われる特定の遺伝子を壊した「ノックアウトマウス」は、以前は作製に1~2年、費用も数百万円かかっていたが、ゲノム編集により期間は1カ月、費用も10分の1程度で済むようになった。


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高尿酸血症(痛風)の原因は小腸障害であることを発見!やがて尿酸値の下がる日が来る?

不治の病の「痛風」

 痛風というと、血液中に尿酸の量が増え(高尿酸血症)、そのため関節炎を起こす病気だ。名称は、痛み(発作の箇所)が風が吹く様に足・膝・腰・肩・肘や手など全身の関節・骨端を移動し、尚且つ風が強くなったり穏やかになったりする様に痛みが酷くなったり和らいだりを繰り返す、(または吹いた風が当たっただけでも痛む、の説もある)ことから命名された。高尿酸血症の患者にきっかけが加わると発症する。何がきっかけなのか明確ではない。

 健康状態における人体の血中には、ごく普通に尿酸が含有されているが、この濃度(血中尿酸値)が何らかの理由により著しく上昇すると、本来人体が持つ恒常化機能を超えて飽和解消できず、特に体温が低い足部などにおいて、尿酸が溶解しきれずに結晶化して関節包内などに付着することが知られている。

 この痛風発作のタイミングがわからない。そもそも、なぜ高尿酸症になるのかがわかっていない、原因不明の病気だ。治療法としては、尿酸の排出機能を促進させるか、尿酸の生産機能を阻害するかの薬を決めて飲み続けるしかない。


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記憶だけじゃなかった、空腹時のほうが学習能力も向上する!さらに空腹が生み出す5つの健康効果とは?

記憶をつかさどる大脳辺縁系「海馬」

 なかなか学習したことが身につかなくて悩んでいる人多い。私もその一人だ。記憶というのはどうやって形成されていくのだろう?

 最近は脳の仕組みがくわしくわかってきて、私たちが何かを覚えようとするとき、その情報は脳の「海馬(かいば)」というところに蓄えられる。海馬は、大脳辺縁系の一部であり、親指ほどの大きさ、形は文字どうりタツノオトシゴそっくりだ。海馬とはタツノオトシゴのこと。

 そんな海馬には、主に2つの役割がある。一つは短期的に記憶すること。もう一つは記憶の重要さを判断することである。私たちが新しく覚えた物事は、まず海馬で一時的に記憶される。基本的に、一度だけ見聞きした限りの情報は、しばらく経てば、海馬は忘れようとする。


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さまざまな、がんリスクに立ち向かう現代社会!難治がんを増殖させるタンパク質を発見!新治療薬やマーカー開発に期待

熱い飲み物にがんリスクの可能性、コーヒーにはなし 国連機関

 国連(UN)のがん研究機関、国際がん研究機関(IARC)は6月15日、非常に熱い飲み物は食道がんの要因に「恐らく」なるとの研究結果を発表した。一方、関連性が疑われていたコーヒーについては「通常提供される温度」で摂取すれば、これまで考えられていたような危険は見つからなかったという。

 ストレスの多い現代社会、あらゆることががんの要因になる。今回は、65度以上の温度で飲み物を摂取した場合に、食道がんの原因となる可能性があることを示す証拠が一部で見つかったという。周りの人たちもバタバタとがんでこの世を去っていく。

 現在、一般的に行われているがん治療は、外科治療(手術)、化学療法(分子標的薬を含む抗がん剤による治療)、放射線治療の3つで、これらを総称して三大がん治療といわれている。この三大がん治療に加えて、近年“第4のがん治療”として注目されているのが免疫療法である。免疫とは、体の中に侵入した異物を排除するために、誰もが生まれながらに備えている能力。この能力を高め、がんの治療を目的とした免疫療法を特に「がん免疫療法」という。


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