細胞の情報伝達

川崎市外国人市民代表者会議で情報伝達は常時に浮上する課題であるが、生物学でも重要な課題である。特に生物の発達の途上で、細胞にはどういう風に発生するべきかを管理するかは、興味深い問題である。体のすべての細胞が一つの細胞から発生するので、この発達を監督するのは重要な役割である。今日ちょっと久しぶりに紹介する研究は、この問題に関する論文日本語要約)である。いつもの通り、natureでの紹介する記事日本語要約)に基づいて紹介する。

この研究は人間ではなく、ショウジョウバエで行なわれた。そして、雄の生殖系列幹細胞の発達を検討した。この構成は、前から概要がわかっていたそうだ。つまり、幹細胞が分裂する時点で、発生する細胞の一つは幹細胞として再生するが、もう一つは子孫細胞へ発展する。(幹細胞は、他の細胞を作成する役割を担う細胞で、子孫細胞は、身体の他の役割を担うが、子孫細胞の種類は特に多い。)そして、幹細胞のままにすることは、監督細胞からのシグナルの影響であることも判明していたそうだ。ただし、問題はまだあった。幹細胞と子孫細胞は究め得て近いのだ。分裂したばかりなので、当然だろう。だから、シグナルが幹細胞になる細胞にのみ伝達される方法は不明だった。細胞間のシグナルは通常、蛋白質などの分子が細胞と細胞の間の液体に放たれ、的の細胞へ放散する。ただし、この場合は、この方法であれば分裂してきた細胞の両方が幹細胞になるはずだから、その永源のやり方を調べる必要があった。

その構造は、微小管依存性ナノチューブだそうだ。ナノチューブというのは、ナノメートル規模の管を意味する。最近、将来の期待を集める技術として報じられるが、このナノチューブは自然物だから、構成はちょっと違う。微小管は、細胞の中の小器官の一つで、とても小さい管という意味だ。細胞でたくさんの役割を担うが、今回の発見は新しいようだ。シグナル伝達はこの微小管依存性ナノチューブを通るそうだ。つまり、ナノチューブが繋がっていない細胞にシグナルが届かない。ナノチューブは分裂した細胞の一方にしか繋がらないようだから、一つは幹細胞に、もう一つは子孫細胞に発展するようになる。つまり、無線のシグナル放送ではなく、有線で特定した受信先へ伝達する。

もちろん、このような構造が存在すれば、別な機能も担うのではないかと思われるが、それは将来の研究の課題となるだろう。

ところで、今回の研究の研究家の二人は、日本人か日経の女性のようだ。(Mayu InabaとYukiko M. Yamashitaだ。)しかし、二人ともアメリカの大学に属している。海外で研究することは良いことであるとよくこのブログで強調したので、歓迎したいことだよね。

細菌の目

今回の紹介する研究は細菌の目の様な部分についての研究日本語要約)で、日本人の研究者も関わっている。(国立遺伝学研究所の研究者だ。)いつもと同様に、Natureに載った紹介記事日本語要約)に基づいて紹介する。

細菌には、細胞は一つしかないのは周知の通りだろう。一方、哺乳類の目には細胞は多い。細胞ではない部分もあるが、主に細胞で作られている。だから、細菌には哺乳類のような目が存在するはずはない。それでも、細菌が光に反応して動くことはある。反応するために、細胞の中に光に敏感な機関は必要になる。全ての細菌にはあるわけはないが、例は極めて稀であるとも言えない。

この研究は、渦鞭毛藻類ワルノヴィア科という細菌の種類の眼点構造についてである。この眼点構造は、特に複雑な構造を持っている。この構造には、角膜に相当する部分も、レンズに相当する部分も、虹彩に相当する部分も、そして網膜に相当する部分もある。つまり、カメラの様な、若しくは人間の目のような構造になっている。その存在は、前から知られたようだが、今回の研究は重要な問題を検討した。つまり、この眼点構造は、どうやって作られているのか、という問題だ。

その結果は、角膜はミトコンドリアからでき、網膜は色素体からできた。すなわち、細胞小器官からできている。もちろん、普通のミトコンドリアは角膜に似ていないので、進化の過程で大きく変貌したと言えるが、単細胞の生物にもこれほど複雑な構造ができていることは素晴らしく思う。

その上、ミトコンドリアや色素体は、細胞小器官であるが、もともと独立していた細胞だった。数億年前に、この細胞が他の細胞の中で棲息するようになったが、遺伝子の一部はもうその大きな細胞のゲノムに移ったので、もう細胞の一部であるのは間違いない。ほとんどの細胞で、ミトコンドリアはエネルギー資源になるし、色素体は光合成に働くが、この眼点構造で細胞によって複数の昨日に使用されていることは明らかになっている。

この渦鞭毛藻は海に棲んでいる生物で、実験室で繁殖することには、今までの成功例はないそうだから、行動などは良く把握されていないそうだ。そのため、この眼点構造の昨日もよく理解されていないようだ。ただし、重要な役割を担うのは間違いないだろう。これほど複雑な構造を作り上げるために、エネルギーなどは必要だから、役割は些細であれば、進化で失うはずだ。ただし、この単細胞生物はなぜこれほど複雑な目を必要とするかは、私の想像もつかない。

禁煙の賞金

今回の投稿も、Natureで紹介された研究論文を紹介する。今回は、禁煙を促す方法についての論文である。この論文は、実はNew England Journal of Medicineに記載されたが、紹介する記事はNatureに載っている。この投稿は、Natureでの記事日本語概要)に基づく。

喫煙は、合法の活動のうち、一番命を脅かす行動であるそうだ。喫煙者の半分は、喫煙を試死因すると言われる。そのために、禁煙を促す活動は社会的にとても重要である。タバコの値上げには一般的な効果は認められているが、タバコを止めたい人を支援する要項な手法は少ないそうだ。効果は極めて薄いようだ。だから、新しい手法を見つけるのは重要である。

この研究は、アメリカの会社で2500人余りを対象として、四つの手法を比べた。二つは個人で禁煙と挑む形で、また二つは集団になって挑むことだった。その概念は、集団で挑戦すれば、お互いに持ちつ持たれつできるので、成功率が上がることだが、本当に効果があるかどうかはわかっていなかった。そして、個人と集団一つずつには、禁煙に成功したら$800をもらう仕組みだった。残る二つでは、参加するために$150を預けなければならなかったが、禁煙に成功すればその$150をもらうし、さらに$650をもらうことだった。つまり、禁煙できたら賞金をもらう。

預かり金がある計画は、誘われた人の87%が拒否した。単純な賞金がある計画で、90%が参加した。これは驚くほどではないだろう。しかし、参加者も不参加者を合わせたら、預かり金で7%程度が6ヶ月で禁煙できたそうだ。(参加者の5割強である。)一方、単純の賞金の場合、不参加者を含めても、17%も止められた。そして、12ヶ月で調べたら、禁煙できた人の5割がまた喫煙していたが、賞金をもらった人はまだ8%程度が吸わなかったが、それは通常の計画より倍ぐらいの成功率だったそうだ。ところで、個人挑戦と集団挑戦の間の差は認められなかった。

つまり、この結果を踏まえれば、禁煙を促す方法として、一番効果があるのは成功する人には現金を渡すことであるようだ。しかし、この手法を実現するのは極めて難しいという。なぜなら、多くの人が強く反発するからだそうだ。タバコをやめるのは良いことだが、最初から吸わない方が良い。それとも、お金をもらわずにやめた方が偉い。それでも、一生吸わなかった人にはお金を上げないし、自分でやめた人にもお金を上げない。お金をもらう人の選び方は間違っている印象は強いそうだ。

確かに、この考え方は理解できなくはない。不公平であると思われるだろう。しかし、人を助ける場合、公平か不公平かを考えるのは本当適切であるかどうかは、疑問を抱いても禁じを得ないだろう。

気温の極端の変動

今回紹介する研究論文は、気候学の分野で気候変動とともに気温の極端がどう変わるかを検討する研究だ(日本語要約)。いつもの様に、Natureに記載された紹介する記事日本語要約)に基づいて紹介する。

気候変動に伴って、地球は全体的に温かくなる。それは確実だが、気温の変化の詳細はまだ解明されていない。例えば、この二週間で日本の気温が大きく変わった。そのような変更の詳細を詳しく予測するのは不可能であるが、極端的な気温の頻度や程度を予測することはある程度できる。いつ起こるかは予測できないが、10年に1回か、30年に1回かのような予測は可能である。

しかし、可能と言っても、容易ではない。大気の動きによって大きく左右されるからだ。NHKの天気予報で、「温かく湿った空気の上に寒気が流れ込むために大気の状態が不安定になっている」と聞こえるが、そのような流れや絡み合うは、気温の極端に強い影響を与える。今回の研究は、この大気循環パターンの発生を検討し、気温の極端への影響を測った。

こうするために、まず衛星データをもとに大気循環を解明した。そして、気温のデータも参照した。これで、1979年以降のデータしか見えないが、衛星データで大気循環を確実に把握できるので、結果の信憑性が高くなる。循環データと気温データに基づいて、極端の気温の変動を、大気循環の変動に伴うものとそうではないものに大別できた。このような分け方によって、大気循環の影響が明白になる。

このデータを見ると、ほとんどの地域では夏の最高気温が1979年以降上がったことが分かる。その半分に当たる北米東部、ヨーロッパ、そしてアジア西部には、大気循環の変化の影響は強いそうだ。大陸の上の循環は、そとから流れ込んでくる寒気を塞がるので、気温が上がっていくからだ。このような循環が地球温暖化と重なると、猛暑日が増えて、旱魃や熱中症の被害が広がると思われる。

このように地球温暖化とともに天気が熱くなる現象は予想しやすいだろう。しかし、それだけではない。アジア中部の冬の気温が極端に寒くなったこともある。それは、大気循環が北極圏の寒気を流れ込んで、アジアに南下するからだそうだ。そして、このような大気循環の変動の原因は、北極圏の氷の解凍であるようだ。つまり、地球温暖化が寒冬の要因となっている。

気候変動が起こりつつあることは疑えない。そして、大きな原因の人間の温室効果ガスの排出であることも疑えない。しかし、気候は地域ごとにどうなるかは、まだまだ不明である。これは、対策を急ぐ理由となるべきだろう。