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2017年2月

2017年2月17日 (金)

動物の体内には磁場の方向を向くタンパク質複合体がある

ある種の昆虫や魚類、鳥類、哺乳類は、地磁気を感知して、長距離の移動や回遊をしていると推測されています。
今回、「磁場の方向を向くタンパク質複合体」が多くの動物の体内にあることが確認されました。このタンパク質複合体と磁気を察知する能力の因果関係はまだ明らかにはなっていませんが、この機構の一要素となっている可能性は十分に考えられます。
◇磁気コンパスのようにふるまうタンパク質複合体リンク
<Nature Japan>より
////////↓↓引用開始↓↓////////
磁場の方向を向くタンパク質複合体が特定されたこと、ならびにこの複合体の遺伝子が多くの動物種に存在していることが、今週のオンライン版で発表された。このタンパク質複合体は、動物の磁場感知能力の原因となっている可能性がある。また、この複合体の特性を利用すれば、磁場を用いて生物学的過程を調節するなど、さまざまな応用が可能になるかもしれない。
多くの動物種は、地球の磁場の方向、強度、伏角を感知することができ、そうした情報をナビゲーションの手掛かりとして用いている。磁場感知能力を説明する生化学モデルは存在するものの、磁場感知を可能にする生物学的機構については不明な点が多い。
Can Xieたちは、ショウジョウバエのゲノムを合理的な生物学的仮定に基づいてスクリーニングすることによって、光感受性クリプトクロムタンパク質(Cry)ユニットと結びついて自発的に外部磁場の方向を向くポリマー状のタンパク質(MagRと名付けられた)を特定した。さらに、生化学的手法や生物物理学的手法を駆使して、MagR/Cry複合体がハトの網膜内で安定であること、またこの複合体がチョウ、ラット、クジラ、ヒトの細胞内でも形成されうることを示した。
MagR/Cry複合体が磁場を感知する機構はまだ分かっておらず、MagR/Cryが動物の磁場感知に関与しているかどうかも不明である、とXieたちは指摘している。しかし、そうした磁気コンパスのようなタンパク質複合体が発見されたことで、磁場を使って巨大分子や細胞挙動を操作する新しい方法が数多くもたらされる可能性がある。
////////↑↑引用終了↑↑////////



稲依小石丸

2017年2月13日 (月)

科学技術をを超えるハイスペック仕様のスペシャルなカエル

地震予知、シックスセンス、モルヒネ効果、メガ粘着力...
人が科学技術をどんなに発達させても到底実現できていないことをいとも簡単にやってのける生物がいます。

リンク
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■モルヒネの40倍の鎮痛効果を持つ液体を分泌する「ソバージュネコメガエル」(ペルー)
モルヒネと言えば強力な鎮痛・鎮静薬のスタンダードとしても有名な麻薬の一つだが、依存性があり、呼吸抑制という重要な副作用が存在する。そこで学者らはペルーに生息する「ソバージュネコメガエル」というアマガエルの能力を応用しようという動きが最近見られている。

 ソバージュネコメガエルはペルーの部族「Matses Indians」が狩りの前に使う事でも知られており、このカエルが分泌する液体はモルヒネの40倍の効果があり、副作用も存在しないのだ。この絶大なる鎮痛作用に加え、このカエルの皮膚には新しい血管が作られるのを抑制する物質も存在しているそうで、これはがん治療に使用できるのではないかという動きも存在する。

 

■膀胱に魔法の保存袋を持つ「イエアメガエル」(オーストラリア)
2010年、オーストラリアの研究チームは「イエアメガエル」の膀胱に無線機を仕込む際にある事に気付いた。何度押し込んでも、無線機が押し出されてしまったのだ。度重なる実験の後、これはイエアメガエルが持つ特殊な能力の一つである事が判明した。その能力とは、自身の膀胱に侵入した物質を安全に包み込み、数十日後に排出する事が出来るというものだった

 実験で使用された無線機は長さ2センチ程で、カエルのサイズはたったの8センチしかなかった。というわけで、カエルの方からして見れば身体の25%の長さもある物体を体外へ排出したことになる。学者らはカエルの生態を考えると「納得できる進化だ」と語っている。イエアメガエルはぶにょぶにょとした柔らかいカエルで、地面を飛び回る際にいろんな物体が体内に突き刺さる事があるようだ。そういった場合の防衛能力として、このすさまじい膀胱を作り上げたのだと考えられている。

■強靭な舌を持つ「ツノガエル属」(南アメリカ)
 南彼らの特筆すべき点はその舌にある。彼らの舌はとても力強いため昆虫は勿論の事、ネズミ、蛇、他のカエル、トカゲ、時には小さめの小鳥さえも丸のみしてしまう事がある。

 ツノガエル属の舌の強さに目をつけた研究チームが実験を行ったところ、ツノガエル属は自身の体重の1.4倍の重さの物体をも巻き上げて引き寄せてしまえるそうで、このカエルを体重60キロの人間に置き換えてみると84キロの物を一発で巻き上げて引き寄せてしまえる事になる。動物界の中でも特に恐ろしい舌なのは間違いないだろう。

■アース・センス(第六感)を持つカエル
我々は技術の開発の面や知能では群を抜いて素晴らしいものを持っている。しかし、自然災害を予期する力はなく、災害の時には自らの弱さを痛感してしまう事もある。過去の事例から、動物たちは第六感といえるような予知能力がある事で知られているが、カエルが持つそれは他の動物と比べ半端なく高いという。

 他の動物は災害前の数時間ごろにソワソワし始めるのだが、カエルはなんと「5日前」から既に災害が迫ってきている事を察知できるのだという。これはイタリアの研究チームが発見したことだ。当初彼らは、カエルの繁殖についての研究を行っていたところ、ある晴れた日に大量に居たカエルが忽然と姿を消してしまった。この時研究者らは怪訝に感じていたが、その理由が判明したのは数日後だった。なんとイタリアで大地震が起きたのである。

 カエルがどうやって災害を予知しているかは分からないままだが、NASAは以下のように推測している。極めて大きな地震の前には地中深い場所で陽イオンの放出があるそうで、この放出で人によっては吐き気や頭痛が引き起こされる事がある。カエル達はこれを感知する事で逃げているのではないか?とのことだ。

■メガ・粘着力を持つ「十字架カエル」(オーストラリア)
 靭帯損傷は整形外科で最もよく運び込まれる病気の一つであるにも関わらず、全患者の内たった10%しか完治が見込めないという。しかし、オーストラリアに棲息する「Holy Cross Frog(十字架カエル)」を使った治療法がこの疾患に有効であるとして研究が進められている。

 このあるカエルは、世界で最も強く・安全な粘着性物質を出す事で知られている。爆発的に繁殖する虫をエサとしている十字架カエルは、身体を昆虫に差し出し、昆虫が自分の皮膚に触れてくれるまでじっとしているそうだ。まんまと昆虫が止まったら最後、昆虫は二度と離れる事が出来なくなり、身体に付着した虫をゆっくりと召し上がるそうだ。

 現在われわれが手術で使用している粘着剤は、強力なものであれば毒性があるために体内では使用できず、逆に毒性の無い物は粘着力が落ちてしまう。その点このカエルが生み出す粘着液は毒性が無い為、体内でも安全に使用でき、30秒以内に乾くという即効性を持っているそうだ。これを医療に応用しない手はないだろう。

■恐るべき抗菌力を持つカエル
冷蔵庫が無い時代、ロシアはある方法で牛乳が腐るのを防いでいたという話がある。それはカエルを牛乳の中に入れる、というものだ。カエルの皮膚には膨大な量の抗菌物質が存在しており、この成分が牛乳の中に浸透する事で腐食を防いだのだという。その中でもオーストラリアに棲息する「アカメアメガエル」の皮膚に存在する抗菌物質は素晴らしく、我々が恐れるHIVでさえも破壊してしまうそうだ。

 他にもカリフォルニア大学に生息する「Foothill yellow-legged frog(フットヒル黄色脚カエル)」は研究の結果、メチシリン抗生黄色ブドウ球菌に対しての防衛手段として抗菌物質を使用している事が判明した。彼らが耐性力を強める菌が増え続ける現代に希望を与えてくれているのは間違いないだろう。

■ ハイパー聴覚を持つ「カクレミミハヤセガエル」
彼らは耳から入る音の波長を選択して聞き取ることが出来る動物で、ラジオのチューニングのように自身が聴きたい音のみを聞き取ることができ、余分な音を遮断する事が出来る。そして彼らは世界で唯一、超音波を使用したコミュニケーションが出来る生物だと言われている。オスがメスの鳴き声を頼りに居場所を聞きあてる時の性能は99%以上だと言われている。

■防虫能力を持つカエル
蚊は毎年世界で72万5000人もの死者を出す嫌な虫だ。人。世界中の動物は蚊のもたらす災害から逃れられないだろうと考えてしまいそうだが、唯一カエルだけは蚊によってもたらされる被害を逃れる事が出来ると言われている。

 それは、カエルの皮膚に生まれつき防虫効果があるからだ。この防虫効果は恐らく進化の過程で獲得されたもので、彼らが元々沼地に生息していたからだろう。現代の科学技術を持ってしても完璧な防虫薬は作られていないということから、将来カエルの恩恵にあずかる日が来ることも考えられるが、カエルの防虫作用を持つ物質は凄まじい異臭を放つので、実用されるのは当分先になるだろう。

文太  

2017年2月10日 (金)

なぜ食物繊維は必要なのか?~食物繊維は6番目の栄養素~

「食物繊維が豊富な野菜をしっかり食べなさい」と以前からよく言われてきましたが、最近の研究で食物繊維由来の何が身体に良いのか?どのような現象が消化器内で起きているのか?が次第に分かってきました。

> Tレグ(=制御性T細胞)”と呼ばれる免疫細胞の存在が、アレルギー根本治療の“鍵”として注目を集めています。このTレグをコントロールすることで、アレルギーが完治するというケースが出始めている。(302984

例えば、このアレルギー根本治療の“鍵”として注目を集める「制御性T細胞」。この制御性T細胞の分化誘導に必要なのが「酪酸」です。そして「酪酸」は 豊富な食物繊維をエサに腸内細菌が作り出します。

つまり、“食物繊維”の多い食事を摂ることで“腸内細菌”(クロストリジウム目)の活動が高まり、その結果多量の“酪酸”が作られ、この酪酸が炎症抑制作用のある“制御性T細胞”を増やし、大腸炎が抑制されるのです。
(参照:腸内細菌が作る酪酸が制御性T細胞への分化誘導のカギリンク

かつては、「食物繊維は人の消化液では分解できないのだから単なるカスで、いってみればウンチの材料にしかならない。」などと考えたれていました。ところが実際は、腸内細菌が自分たちの栄養を得るために食繊維を醗酵分解する過程で、代謝物質としてさまざまな生理活性物質を作り、その一部が有用物質として生態の健康維持に関わっている、という事実が明らかになってきました。これが、今では「食物繊維は6番目の栄養素」と言われる理由です。

例えば、腸内細菌は食物繊維に含まれる未消化物を分解して、エネルギーを作り出しますが、結腸上皮細胞のエネルギー源の約7割は醗酵代謝物に由来することが既に明らかになっています。もし、腸内細菌がいなければ栄養状態が悪くなり、上皮細胞の増殖力が低くなる現象が確認されています。そればかりか、体内の代謝バランスそのものが腸内細菌による代謝物によって調整されていることまで分かってきています。

さらに重要なのは、新生児に腸内細菌が定着するこことで免疫系の発達が促されるなど、腸内細菌は宿主の免疫系にさまざまな面で関わっている、事が明らかになりつつあることです。

ヒトとは、自身がもつ機能と腸内細菌の機能が合わさった“超有機体”とも言える存在。今後のさらなる腸内細菌の役割の解明に期待しています。

参考文献:株式会社ヤクルトの健康情報誌「ヘルシスト230号」他

2017年2月 7日 (火)

動的平衡が作り出す波動の変化により、獲得形質は次世代に伝えられる?

人体は60兆個程度(一説には37兆個)の細胞から構成されているが、最初は一個の生殖細胞の分裂から始まる。初期段階の分裂は、幹細胞系の個数を増やすためにあり、機能分化はそのあとになる。

その際に、いきなり個々の細胞が別々に分化するわけではなく、あるグループの細胞群が、一定時間を置いて構造化され、くびれて切れることを繰り返すことで、体節や神経の機能集団が形成される。この反応を実現するためには、細胞分裂を時間的に制御するための一定のリズムが必要になる。

それは、緩やかの結合分解を繰り返す、相補的なタンパク質の合成による濃度上昇と、その分解による濃度下降の作り出すリズムが関与している。これを振動子(オシレーター)と呼び、細胞分裂などの制御に関わる体内時計としての機能を持っている。

これも動的平衡が作り出した生命機構の根本原理であり、通常の適応状態では、DNA→RNA→タンパク質の合成と、その分解または負のフィードバックによるタンパク質の生産中止いうプロセスを踏んで、緩やかで定常的な波動をもつ動的平衡状態を維持していく。

ところが、外圧は常に変化しているため、生物は適応の不完全さを孕む。このとき、生体分子のレベルで外圧との関係をみると、常に何らかの生体分子が外圧適応反応のための過剰消費による不足状態にあり、細胞はバランスの崩れた激しい波動=動的平衡の乱れを認識することになる。

これが、外圧適応不全からくる適応欠乏の認識であり、それをもとの緩やかな波動状態に戻すための一連の体内反応が、適応欠乏に貫かれた適応反応ということではないか?

そして、その適応反応は、新しい安定した波動を持つ平衡状態を作り出すことにあり、そのためには、相補性のある分子を高速で生産できるような新しい生産システムを構築するか、まったく新しいシステムで生体分子のバランスを再構築するかになる。

このような新しい反応が、DNAに組み込まれるまでには、何百万年もかかり、それをまっていては絶滅してしまう。しかし、生物は様々な外圧変化の中で進化してきたのだから、当然DNA以外にも、外圧変化や、その外圧に対して徐々に適応してきた過程を子孫に伝えていたはずである。

それこそが、動的平衡が作り出す、波動の変化(これを欠乏波動と呼ぶ)そのもので、体全体の細胞に伝わる欠乏波動や徐々に適応してきた新しい動的平衡→これを生殖細胞も共有→次世代に波動として伝達という経路で、外圧適応を実現してきたのではないか?つまり獲得形質は遺伝するというのが事実ではないか?

その後、その適応方法が完成に近づいたとき、初めてその機能はDNAに組み込まれて純粋な本能適応が出来るようになったのではないか。

2017年2月 4日 (土)

iPS細胞でスプライシングの秘密を読み解けるか?

再生医療の話題を最近あまり耳にしなくなったが、iPS細胞にしろES細胞にしろ、基本的には分化した細胞を“初期化”するための技術がなければ話にならないというのが真実だ。この辺りを京大のグループが証明したわけだが、今日はリンクを参考に、その周辺を検証する。

            【以下引用】

分化した細胞に初期化因子を導入することでiPS細胞へと初期化されますが、その過程でスプライシングパターンも変化しているのかどうか、明らかにはされていませんでした。もし、スプライシングパターンが変化しなければ、同じiPS細胞であっても由来細胞によって大きく性質の異なるiPS細胞になる可能性が考えられます。そこで山本助教らは、大規模遺伝子解析の技術を用いて体細胞とiPS/ES細胞のスプライシングパターンを解析したところ、体細胞のスプライシングパターンが多能性を持ったパターンへと戻ることを明らかにしました。

特に、iPS/ES細胞のスプライシングパターンは精巣のものとよく似ていました。多能性を持ったスプライシングパターンを作る仕組みとして、iPS/ES細胞で特徴的に働くRNA結合タンパク質がスプライシングを調節し、パターンを特徴付けていることを見出しました。

中でもU2af1とSrsf3というRNA結合タンパク質を働かないようにしたところ、体細胞からiPS細胞へと変化する効率が低下し、U2af1およびSrsf3が初期化に重要な役割を果たしていることが明らかになりました。これらの結果から、スプライシングパターンの変化が、初期化過程に携わる分子ネットワークに主要な役割を果たしていることが示されました。

            【引用以上】

スプライシング領域の解明があまり進んでいないのが分子生物学の現状だが、わかっていることもいくつかある。通常スプライシングで切り取られる箇所は決まっているが、作られる臓器や環境によってエクソンの選ばれ方が変わることがあり(これを『選択的スプライシング』と呼ぶ)、これが1種類のDNAから複数のタンパク質ができる仕組みになっている。

そもそもRNA結合タンパク質との関連についての研究が盛んな分野は、リンクリンクにある通り、神経系や免疫系の分野だった。神経も免疫もiPS細胞同様、成長の中で初期化のプロセスが欠かせないという特徴がある。それは、個体の経験や疾病履歴に応じて大変な差を生み出すことが常に求められているからだ。

神経も免疫も研究題材として大変に興味深い分野だが、おそらく、iPS細胞が人類の役に立とうとすれば、細胞の万能性の解明が可能か否かにかかっていると思う。それは、生物進化に関する研究に貢献できるかどうかと同義だ。ややもすると臨床に目が行きがちだが、基礎領域での研究が今後も必要であり、その点を見誤ると、単なる“造ガン剤”になってしまうと感じるのは私だけではあるまい。その意味で、上記の京大の研究はスプライシングにメスを入れたという点では、一定の評価に値するのではないかと感じている。

匿名希望 

2017年2月 1日 (水)

太陽活動の低下によって地震や火山爆発が活発化する

「熱移送説」を発表した角田氏は、海外の研究者との情報交換を通じて、地震や噴火をもたらす熱エネルギー量の変化を調査してきた。その結果、「弱い太陽」の状態が5年間続いた2013年に熱エネルギー量がこれまでになく増大したことを確認した。その一例として2013年8月から12月にかけて伊豆諸島の青ヶ島の海底火山が活発化したことを挙げている。角田氏が作成する地震・噴火の予測線に従えば、「2017年または2021年に、伊豆・相模地域でかなり大規模な直下型地震が発生する」という。

 太陽と地震の関係について、角田氏は「詳しいメカニズムはあまりよく分かっていない」としながらも、「太陽活動が弱い時期には、透過力の大きなイオン化された宇宙線が地球に降り注ぐ量が増大する。宇宙線は地球内部を加熱することにより、外核から放射される熱エネルギー量が多くなるため、地球内部の火山・地震活動が活発になるのではないか」と推測する。

 太陽活動と地震活動の関連を示唆する研究結果が、2011年11月の地球電磁気・地球惑星圏学会で発表されている。九州大学の湯元清文宙空環境研究センター長のチームによれば、1963年から2000年までの太陽の黒点数と同時期に発生したマグニチュード4以上の地震との関係を調べたところ、「太陽の黒点数が少ない時期ほど巨大地震の発生頻度が高い」ことが判明した(ただし「太陽と地震活動をつなげる要素は不明」だという)。

地球は自らが発している磁力と太陽風などが相互に影響しあって、有害な宇宙線を防ぐための特殊なシールドを形成しているが、太陽活動が急低下することでこのシールドが弱体化する。宇宙線を防いでいるシールドが弱くなれば、地球に降り注ぐ宇宙線の量は増大し、地表を貫通した宇宙線は強力な放射線でマントル(マグマ)を気化させ、地震や噴火を誘発させるという説もある
火山活動と太陽活動の関係は実証されているわけではないが、「宇宙線と火山活動に関係があるかもしれない」と考えている科学者や地質学者は決して少なくない。

北村浩司 

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