ホームページへ戻る
2024年(令和６年) 10月19日 -No.0/10-
さて、今回から第10版です。創刊から21年になりました。まだ続けられそうです。これから約2年半、よろしくお願いいたします。
宇宙の質量の85%を占めるダークマター。物質とほとんど相互作用しないニュートリノのようなものが想定されています。その中で超対称理論から導かれるとする光子、ウィークボゾン、ヒッグス粒子の超対称性粒子の総称ニュートラリーノを候補として挙げています。ニュートラリーノの世界（dark sector）なかで、電磁相互作用を担うダークフォトン。その証明はできなかったという報告がありました（Science誌、10月4日）。
内容の紹介は専門的なので、私の手に余ります。が、読んでいて思いついたことがあったので、その内容でお茶を濁します。
ダークマターは我々の銀河を包み込んでいます。ということは我々の周りにも感じられないけどダークマターがあるのではないか。重力以外に全く相互作用がないわけですから、重なっていても我々は影響を受けない。ニュートリノが宇宙から降り注いで、我々の体を貫通しても全く影響がないように。
そこで、ダークマターが物質の5倍あることから、宇宙は相互作用のない6つの世界の重ね合わせが可能なのではないかと思いついたわけです。どのような粒子体形になっているかは不明ですが、同じビッグバンから誕生したので、我々の物質宇宙と似たものを構築している。つまり、銀河や恒星系や惑星があって、生物も誕生しているかもしれません。
ビッグバン後、物質は6つの物理原理を持つ、互いに相互作用しない素粒子系に分岐し、それぞれが独自の物質宇宙を形成している。その一つが我々の宇宙で、もう一つがDark sectorかもしれません。Dark sectorの物質とは相互作用できないのですが、ビッグバン当時の超高エネルギー状態では、相互作用する、つまり見ることができる。観測結果からはDark sectorの物質は非常に重いものになりますが、観測しないならば我々の物質宇宙と同じ程度の質量です。
宇宙はほとんどが空っぽ。太陽系の隣の恒星まで4.3光年もあります。我々の体をつくる原子もすかすかです。重なり合うスペースはかなりあります。ただ、完全に重なっていないことは明白。地球が重なっていたら、重力が倍になりますね。太陽系が重なっていたら、ニュートンは重力の法則に気づけなかったと思います。
その世界はすぐそこにありますから、扉を開くことができたら全く違う宇宙に入り込むことができる。。。生身の人間は無理ですが、情報化された人間なら行けるかもしれません。
最近、はまった異世界アニメからのヒントでした。
2024年(令和６年) 10月26日 -No.1/10-
地球以外に生命が存在する惑星があるか。現在、発見されている太陽系外の候補についての記事（Science誌、6月21日）の紹介です。
トラピスト１（TRAPPIST-1）は太陽系から41光年の距離にある赤色矮星です。トラピスト1系には地球サイズの惑星が7つあることが知られています。そしてそのうち4つが居住可能域（habitable zone）にあると推定されています。
記事の冒頭はその惑星世界の紹介。赤い巨大な太陽が地平線にかかり、時々、炎を噴き上げている。時々、黒い影が太陽を横切る。この星には1日はなく、太陽はそこにとどまったまま。太陽に向いた面は灼熱の大地で、太陽の反対側は永久に凍っている。したがって、旅人は境界領域でしか滞在できない。強風が太陽めがけて常に吹いている。夜の側には月のような惑星が見え、隣の恒星が黄色く夜空に輝いている。
とはいうものの、観測できた惑星は内側から2個、トラピスト１bとcだけ。そこには大気や水の証拠はありませんでした。何しろ、２つの惑星はトラピスト１からの距離が近く、太陽と水星よりも近いところを公転しているから。しかし、残りの4つ、トラピスト１d~gには大気や水がある可能性があります。
太陽系外の惑星を探す試みは地球外生命体の探索に関連して、太陽と同じ恒星に向けられていました。しかし、太陽系を見てお分かりの通り、地球型惑星は太陽の前を横切ったとしても太陽の光をそれほど遮ることができず、発見は原理的に不可能。そこで目を付けたのが赤色矮星です。光が弱いので小さな惑星でも通過すれば光の減弱が検出可能。しかも太陽系に近い60の星系のうち、50が赤色矮星（M-dwarfs）です。
こうして6つの候補が見つかりました。うち、4つがトラピスト１d～g。あと2つは、水があると思われる地球型惑星LHS 1140bと水素の濃い大気に包まれた海王星型惑星K2-18bです。LHS 1140bの直径は地球の1.7倍の大きさで、49光年の距離にあります。K2-18bは124光年の距離にあり、地球の直径の2.6倍の大きさのガス型惑星。厚い水素の大気の下に海があると期待されています。
惑星上の大気や水の存在は蝕光測光（Eclipse photometry）で検出します（もう一つ、Transit spectroscopyが紹介されていましたが、省略）。惑星が恒星の後ろに隠れる直前、直後で惑星から放出される赤外線のスペクトルを測定します。分子に特有な吸収波長から水分子や二酸化炭素分子を検出します。赤外線に特化した宇宙望遠鏡ＪＷＳＴの得意領域です。ただ、恒星から放出される赤外線を除外する必要があるうえ、惑星の表面温度が低いと赤外線も微弱であり、恒星から遠い惑星の表面の分析には長時間の観測が必要になります。
かくして、トラピスト１の外側の惑星d～ｇの観測はＪＷＳＴを占有するため、なかなか進みません。しかし、やがては冒頭で紹介したような惑星の風景を裏付けるようなデータが得られるのではないか。また、先に述べた近隣の赤色矮星で惑星探しプロジェクトも検討されています。
2024年(令和６年) 11月2日 -No.2/10-
毎日、50個の隕石が地球に落下していることを知っていますか？ すでに５万個の隕石が収集されています。そして新しい年代測定法によって、70%の隕石の由来が推定できたようです（Science誌、10月18日）。
収集された隕石はその組成や外観から分類されていました。分類された隕石は同じ性質を持つため、同じ母星から誕生したのだろうと考えられました。例えば、月、火星、小惑星ベスタなどです。
残りの大部分は由来が不明でした。天体観測で推定された組成などからいくつかの小惑星群が候補に挙げられていました。小惑星群とは複数の同じ軌道をとる小惑星のことで、もともとは一つの大きな天体であったと考えられている小惑星のグループです。
ほとんどの石質隕石は鉄の含有量からHとL（HighとLow）に分けられます。H型の石質隕石の多くは表面の「宇宙焼け」具合（cosmic ray dating）から5~8百万年前に壊れた天体の破片だろうと推定されました。「宇宙焼け」とは、宇宙線によって変化した隕石表面の原子（アイソトープ比率）を測定することで、その表面がいつ暴露されたかを推定する方法です。この年代に合う小惑星群を探したところ、２つの天体候補がコロニス小惑星群（Kolonis family）の中に見つかりました。
一方、多くのL型の石質隕石は約4.7億年前から地球に降ってきていることが分かっています。この年代はアイソトープ年代法からも推定されています。そしてそのころに天体の崩壊がおきたと予想されます。さらに「宇宙焼け」から４千万年前にも衝突があり、２つの衝突が関与していると考えられました。これらの天体はマッサリア（Massaria）小惑星群の一つだろうと推定されています。そしてその軌道解析からマッサリア小惑星群自体が約4.7億年前に誕生したらしい。同じ軌道をもつ小惑星ダストバンドが発見され、４千万年前の衝突の残骸と考えられました。
最後に炭素質コンドライドです。この一部はヴェリタス（Veritas）小惑星群由来と目されています。ヴェリタス小惑星群の誕生は８百万年と新しい。そしてダストバンドを含んでいて、ダストバンドが地球を通過した時に隕石として落ちてきたと考えられます。
なんと、最近降ってきた多くの隕石の由来は小惑星の３回の衝突でした。
2024年(令和６年) 11月9日 -No.3/10-
すべての生物の体は細胞で構成され、細胞は細胞膜で包まれています。細胞膜は地球上に誕生した最初の生物が自身と環境とを分けるために必須とした装置です。生命維持に必要なすべてが細胞膜に包まれ、拡散しないように保持されています。地球上の最初の生命体は細胞１つからなっていましたが、細胞膜の起源については説明されていません。唯一、試験管内で細胞膜を作り出した実験により、その由来が推定されています。今回紹介するのはより原始的な細胞膜の由来についての試験管内での再構成実験です（Science new、10月30日）。
現在の生物の細胞膜は脂質二重膜です。18個の炭素鎖の脂肪酸を持つリン脂質が平面上に並んで膜を作り、疎水性の脂肪酸側が張り付いて、親水性のリン酸基側が両側にある、サンドイッチ構造です。問題はリン脂質を作るのに、酵素を使っても手間がかかること。生命誕生以前に存在したとは思えません。化学進化以前には脂肪酸の長さは炭素鎖8個までと考えられているそうです。その最長の長さを使って安定した脂質二重膜ができないかを調べました。
リン脂質はグリセリンの3つの腕に脂肪酸を2個、リン酸基を１つ結合しています。脂肪酸が2つあることは膜の安定性に重要です。そこで、研究者はグリセリン以外に脂肪酸を2個保持し、さらに親水性の基をもつ化合物を考えました。その結果、アミノ酸のシステインが化学合成的にも適していることが分かりました。アミノ酸なら生命起源以前にも存在していたと考えられます。
システインに炭素鎖8個の脂肪酸を2個、結合した脂質を合成し、脂質二重層を持つリポソームができるかを調べました。リポソームとは脂質二重層が球状をとったもので、中が空洞です。試作したいくつかの脂質がリポソームを作ることが分かりました。脂肪酸の炭素鎖が7個までだとリポソームを作ることができず、最低8個必要だと分かりました。さらにリポソームはガラス上で作ると効率が良く、おそらく脂質二重層がガラス上で膜状に集合し、それがはがれるとリポソーム構造になると推測されました。
ガラスは地球上に豊富にある二酸化ケイ素を主成分とする酵素です。ガラスの触媒作用も生命誕生前の環境では当然あり得たものです。今回試作されたリポソームが中にRNAや酵素など、生命活動に必要な構成要素を保持できるかはまだ不明です。しかし、原始的な（低分子量の）脂質で細胞膜用の構造物を作ることができることを証明した点で重要な知見を与えるとされました。
2024年(令和６年) 11月16日 -No.4/10-
過去の教科書で４大文明の一つとされたインダス文明。しかし、その文明を築いた民族は不明です。そこに古代人ゲノムのメスが入ろうとしています（Science誌、11月8日）。
モヘンジョダロやハラッパという都市遺跡を残したインダス文明は5000～3000年前にインダス川流域で繁栄しました。その民族はアーリア人として中央アジアから移住した遊牧系民族であると推定されました。そしてアーリア人はインド亜大陸の支配層を形成。その後のインド文明を牽引したというのが一昔前の説です。しかし、アーリア人の実体を示す直接証拠がありません。
インダス文明は1920年ごろに発見され、1950年代まで発掘が続けられました。あまりニュースになっていませんでしたが、人骨も300体あまり発見されていました。人骨はインドの研究機関に70年余り保管されていました。古い時代に発掘されたために保管状況もよくなく、また、インドの暑い気候も遺跡でのDNAの保存状態に悪影響を与えます。とはいうものの、古代ゲノムプロジェクトを発表した研究者は大きな成果を期待しています。シークエンス解析は2025年には終了し、その後、データ解析が行われます。
そもそも、アーリア人は人種差別や優生論に基づいて、ヨーロッパで発展した学説に基づいた仮説です。インド国内でも政治的に批判が強く、逆説的な学説も多くあります。科学はそうした価値観とは中立にデータを示しますので、結果には政治的なインパクトもあります。アーリア人の起源とされるヤムナ民族（6000~4000年前にウクライナ中心で栄えた）との関連が示されるか。それともメソポタミアの先進国の侵略か進出だったのか。全く別の出自なのか。
インドで行われた大規模な現代人ゲノム解析の結果（No. 105/9）から推測すると、6,000年前からイラン系の農民が移住し、4,000年前に遊牧民族の大規模な移住が推定されました。インダス文明はちょうどこの最中に発展したので、２つの分化の合流により発展したのではないか。この前は最初の移住者（アフリカから直接やってきた）がいたはずで、それがカーストの形成の基礎になったというのが自説です。
2024年(令和６年) 11月23日 -No.5/10-
2004年にインドネシアのフローレス島で小人の原人Homo floresiensis が見つかったことは驚きのニュースでした。大人の身長が１mたらず。脳容積が現代人の3分の1。しかも６万年前まで生きていた可能性があるという。その後、20年間に12体が発見されました。その祖先はどこから来たのか。新たな化石の発見です（Science new、8月6日）。
新たな化石はあごの一部と6個の歯で70万年前と推定されました。小さな歯なので、他の人類の子供かもしれません。しかし、歯化石を薄片にして調べた結果、大人の歯であることが分かり、大きさからHomo floresiensis と同定されました。すなわち、Homo floresiensis は70万年前から小さかったのです。このころ、東アジアにいたHomo属は直立原人Homo erectusです。インドネシアのジャワ島からも100万年まえの化石が発見されています。
他の化石の証拠からもHomo floresiensis の祖先はHomo erectusと推測されました。身長1.5mのHomo erectusはフローレス島に渡り、数十万年を過ごすうちに小島効果で体が小さくなったのです。フローレス島では小型化した象の化石も見つかっています。
もう一つの候補はホモハビリスか、猿人でした。体の大きさと脳容積からの推測です。ホモハビリスは200万年前にアフリカで繁栄した原人ですが、アフリカ大陸を出た記録（化石や石器）がありません。
次の謎はずっと生き延びてきたHomo floresiensis が滅びたのはなぜか。現生人類がインドネシア（当時はスンダ大陸）に渡ってきて、生存競争に負けたという説が有力です。
2024年(令和６年) 11月30日 -No.6/10-
ハキリアリは樹木の葉を巣に持ち込んで菌を栽培し、食料としています。人間の牧畜と似たこの生産活動にも始まりがあります。それは恐竜を絶滅させた天変地異のころでした（Science誌、10月4日）。
ハキリアリは247種が知られています。初めて発見されたのは150年前。それ以来、ハキリアリの系統樹は調べられています。ハキリアリの栽培している菌はハキリアリの種によっておおよそ決まっています。しかし、菌の方の系統樹は調べられていませんでした。
研究者は30年間のフィールドワークで集めた475種の菌のゲノム情報と276種の蟻のゲノム情報を使ってそれぞれの系統樹を作りました。菌のゲノム情報はどの遺伝子を基準にするか決まっていないこともあり、困難な作業でした。しかし、でき上った系統樹の根元は１つ。おそらく1種のハキリアリの祖先が菌の祖先を使って栽培を始めたことが分かりました。そしてその時期は遺伝子時計で測ると6600万年前。恐竜を絶滅させた隕石が飛来したことに一致したのです。
シナリオは以下の通りです。隕石のもたらした大被害で地球が寒冷化、植物が枯れ果てました。もともとある種の菌を食料としていた蟻が枯れた植物で大繁殖した菌をもとに数を増やし、その菌を積極的に増やす行動を獲得した。
その後、蟻はハキリアリとして進化、多種に分かれました。利用する菌の種類も増えました。そのため、菌の系統樹の根元は絡み合ったものになりました。しかし、2700万年前、ある種の南アメリカのハキリアリが葉を巣に持ち帰って菌を植え付ける行動を獲得しました。この蟻は生存に有利な形質を得て多様化し、さらに、それに合わせて菌も改良されて多様化しました。
もっともらしいストーリーですが、確証はあるのでしょうか。巨大隕石のもたらしたカタストロフで進化した生物の例は他にもあるそうです。また、ハキリアリの話は本来なら独立した２つの生物種の系統樹が符合したこと、これは偶然ではないと考えられる、ことで再現された進化のストーリーです。
2024年(令和６年) 12月7日 -No.7/10-
恐竜の研究というと骨の化石で骨格や大きさを分析するというイメージがありますが、今回注目されたのは糞の化石です。糞の化石から当時の食物連鎖の一部が解析され、恐竜が短期間で地球の覇者となったストーリーが組み立てられました（Science news、11月22日。Nature News、11月27日。オリジナル文献はNature誌、11月27日）。
恐竜の排せつ物の化石はブロマライト（bromalites）と呼ばれ、糞や嘔吐物、消化管が化石となったものです。通常は恐竜の化石と一緒に掘り出されますが、あまり注目されてきませんでした。研究者はポーランド盆地で発掘されたブロマライト532個を集め、これらを解析ました。ブロマライトは三畳紀後期からジュラ紀前期の短い期間（2.3~2.0億年前）に集中しており、当時の恐竜の進化の様子を解析できると考えたためです。もちろん、恐竜の落とし物だけでなく、当時は別の爬虫類も生息していた頃から、それら代表的な爬虫類の食生活を調べることになります。
ブロマライトは大きさや形で分類され、シンクロトロンマイクロトモグラフィ（synchrotron microtomography）で内部構造を調べ、化学分析により内部に含まれた物質の由来を解析しました。
例えば、魚の残滓でいっぱいの長いブロマライトはワニに似た爬虫類の糞であると推定しました。また、昆虫が丸のまま残っているブロマライトは昆虫食と考えられていた恐竜の類縁種、シレサウルスの糞と考えられました。２本足恐竜の祖先で体長５ｍの祖竜のものと推定されたブロマライトは砕かれた骨や歯の残骸が含まれていました。
食生活から推測すると、初期の恐竜は体が小さく、二足歩行で、雑食性。昆虫や魚を食べていました。その中から、草食動物の竜脚類（カミナリ竜）が進化、巨大化し、三畳紀の終わり（2.0億年前）には、他の爬虫類を凌ぐ大きさになりました。湿度が高くなったためにシダが大繁殖し、竜脚類が繁栄したのです。それを追うように肉食性の2足歩行の獣脚類が進化しました。
ストーリーはすでに化石の記録から推測されていますが、新たな解析から肉付けされた形です。わずか3,000万年で地上の覇者となった恐竜。ジュラ紀では多様な形態へと進化し、おなじみの仲間が出現しました。
2024年(令和６年) 12月14日 -No.8/10-
今年の紅葉は、暑さが10月まで続いたため、ここ京都では12月までずれ込みました。紅葉は朝の冷え込みがシグナルになって始まります。熊も寒くなると冬眠の準備を始めます。ところで、バクテリアはどうでしょうか。バクテリアの生涯はせいぜい数時間なので季節変動とは無関係に思えます。しかし、季節性の光周期を持つ可能性が示されました（Science new、9月5日）。
使われたのはシアノバクテリア。シアノバクテリアを摂氏30度で培養し、その間、昼夜のリズムを作ります。昼を次第に短くしていく群と、昼夜の比率を一定にした群の2つを比較しました。シアノバクテリアは氷で冷やすと生存率が低下します。それぞれの群の一部を30度のまま、一部を氷上で冷やし、生存率を比較しました。すると、昼夜の比率を保った群のバクテリアに比べて、昼を短くした群のバクテリアのほうが氷で冷やした時の生存率がアップしました。つまり、日が短くなる現象をバクテリアは冬が近づいたと理解し（反応し）、寒さ対策をしたのです。
具体的には、低温により低下する細胞膜の流動性を、脂質組成を変えることで落ちにくくしたのです。昼を短くした群では様々なタンパク質が誘導されましたが、不飽和脂肪酸をより多く作るように酵素反応が調整されていました。不飽和脂肪酸が多いと低温でも細胞膜の流動性が保たれます。シアノバクテリアの細胞膜では外からの栄養分の取り込みが行われ、また、光合成の最終段階も膜状で反応が起こります。膜の流動性が低くなると、これらの反応が阻害されるのです。これらの酵素の生産を遺伝子組換え技術を用いて低下させると昼夜リズムによる細胞膜の流動性の変化は見られませんでした。
ただし、変わるのは脂質組成だけではないようです。他にも数個の遺伝子発現が変化し、それは低温になることで酵素反応が遅くなり、昼が短くなるために光合成量が減ることに対する反応と推察されました。逆に、昼を長くするとどうなるのでしょう。太陽光（紫外線）による障害を防止、修復する遺伝子の発現が見られました。
研究者は同じ現象が他の微生物でも起きるのかを調べています。特に、季節性の赤潮などの異常発生の原因と関係するのではないかと仮説を持っています。地球上で最も早くから繁栄した原始的なシアノバクテリアですが、すでに季節の変化に対応した遺伝子調節を行っていました。もっとも、今回の実験は室内での試験です。天然の環境下ではもっと複雑な適応が見られるのでしょう。
2024年(令和６年) 12月21日 -No.9/10-
ビッグバン後６億年の形成途中の銀河の像をジェームズウェッブ宇宙望遠鏡がとらえました（ロイター通信、12月11日。原著はNature誌）。
蛍の舞（Firefly Sparkle）と名付けられたその形成途中の銀河は太陽質量の1000万倍で、そばに2つの矮小銀河（Firefly-Best FriendとFirefly-New Best Friend）を伴っています。蛍の舞銀河は天の川銀河の1万分の1の質量しかありませんが、当時（ビッグバン後6億年）の銀河の標準的なサイズと考えられます。蛍の舞銀河はFirefly-Best Friend銀河から6500光年、Firefly-New Best Friend銀河から42000光年の距離にあり、3つ合わせても現在の天の川銀河の中（直径10万光年）に収まります。このあと数十億年をかけて他の銀河と融合し、また、恒星を生み出して成長したことでしょう。
蛍の舞銀河は渦巻き状ではなく、8つの星の集団がアーチ状に連なった形をしています。その長さは1000光年。星の集団の色はそれぞれ違っていて、若い集団は青っぽく、古い集団は赤っぽく見える（もともとは近赤外線領域です）と考えられます。これほど遠い蛍の舞銀河を詳細に調べることができたのはたまたま強力な重力レンズを利用できたためです。そこ効果は16～26倍と推定されています。
おそらく、我々の天の川銀河も同じように形成されたと考えられます。このあとも形成途中の銀河が多く発見され、銀河の成長の様子も捉えられるでしょう。ただ、ビッグバン後1～4億年の形成最初期は宇宙の夜明け（cosmic dawn）前ですので、シュミレーションに頼るしかありません。
2025年(令和7年) 1月1日 -No.年賀2025/10-
その男、１５にして学に志し、２８にして収入を得、４４にして惑わず、５５にして天命を知る。６２にして耳に従い、６５にして心の欲する所に従いて矩を踰えず。
この男、昼は小鳥と群れて仕事をすることを楽しみ、朝夕は独り、虚実の狭間に遊ぶ。すでに頭に白髪が混じりて日も暮れつつ、興味は大河となって海へと注ぐ。より広く世界を知ろうと欲し、頭脳の内外にニューロンを伸ばして、小楼の一階を登った瞬間を喜ぶ。
「ねえ、今日のお昼は作ってくれる？」
「ああ、スパゲッティでいいか？」
かの男、鍋に沸かした湯に麵を入れ、蓋をして、閉鎖系でのエントロピーの変動を観察し、燃ゆる天然ガスが、微細な生物だった太古の昔を想像し、物品のロジスティクスの過程を思い浮かべて、かつての人生の断片を重ねる。
2025年(令和7年) 1月11日 -No.10/10-
子供のころ、夏には蝉取りをしたものですが、蝉の逃げ足の速さにチャレンジ精神を刺激されていました。飛び方はあまりスマートでないので、トンボよりも格下に思っていました。蝉のすばしこい飛び方は1億4500万年前に獲得されたようです（Science new、10月25日2024年）。
蝉の化石が見つかるのは2億4000万年前の三畳紀中期からです。その頃の蝉（巨大ゼミ）は森に棲んでいて体長15㎝に達しました。古代ゼミは1億5000万年を経た白亜紀の後期に絶滅しました。この間の翅の形状の変化が今回のテーマです。
研究者は古代ゼミ73種の化石を集め、翅の形状を解析しました。現代の空力学的観点から飛行速度、効率、すばしこさの3点で評価。白亜紀には速度で40％、エネルギー効率で26％の改善が見られました。翅の形状はより尖り、細長く変化したのです。
時系列に並べてみると変化が大きかったのは1億4500万年前です。このころから鳥の先祖が空に進出をはじめたと推測されていました。すなわち、翅の進化は捕食者である鳥から逃げるために進化が促進されたと考えられます。
情報の少ない中生代の世界。1つの種の進化の様子から他の種の進化の様子を重ね合わせて仮説を強化するのは重要な作業です。トンボも同じころに進化したはず、とニュースでは次の解析を期待していました。
2025年(令和7年) 1月18日 -No.11/10-
米国にトランプ大統領が誕生し、再び、トランプ旋風が巻き起こるのでしょうか。すくなくとも世界の転換期を迎えている感覚です。そんな中、Nature誌の世界の金融システムの変革を期待する論説を紹介します（Nature誌、1月2日）。
最新の統計がある2022年では世界のヘルスケア消費の総額は10兆ドルです。その43％が米国で消費され、下から75カ国の合計は4％に達しません。国連はSDGsを目標に掲げていますが、SDG3の「すべての人を健康にする」ためにはお金が必要です。
こうした不公平感は今に始まったことではありません。貧しい国に発展するためのお金を用立てること。これは国連の目標でもあります。そのために二次大戦後、２つの銀行が設立されました。一つは戦争からの復興を目的とした世界銀行。もう一つは国の経済を支えるIMF（国際通貨基金）。２つとも二次大戦後に超大国となった米国が最大のスポンサーでした。ただ、米国は金を出しましたが同時に口も出したので、米国の意向が反映された運用になりました。
そんな中、最近、急速に経済力をつけてきた中国が、まず、アジアインフラ投資銀行を設立。引き続き、BRICS５カ国が新開発銀行を設立してIMFより低金利で融資を始めました。米国とは異なった価値観で融資を行う世界銀行の誕生です。２つの勢力は調整機能を持たないため、お互いに批判しあう状況になりました。
そこで、国連は今年の6，7月にスペインのセリビアで世界の金融界の要人を集めて国際会議を開く予定です。これらの世界銀行をコントロールする手段を模索し、同時に新型コロナウイルスや自然災害で被害を受けた借金国の救済を図ろうとしています。基本的には、世界銀行は特定の国ではなく国連の管理下に置きたい意向で、それにより、民間や各国の金利の状況とは異なった運用をしたい、より低金利でより長期の貸付を可能にする。資金を経済の南北格差を縮小するために運用する。
それぞれの国がそれぞれの国の事情を主張することは間違いないと思いますが、SDGsを推進するために資金を供給する体制を整えてほしいものです。2025年は新たな国際金融設立の年となるといいですね。
2025年(令和7年) 1月25日 -No.12/10-
BMI（Body mass index）は妥当なのか。ずっとBMIが高めに推移してきたので、そう思っていました。しかし、昨年、体の具合がちょっと思わしくなくなったとき、かかりつけの医者に少し体重を落とすとよいですよ、と言われ、腑に落ちました。体重は遂に肥満領域（24以上）に入っていたのです。この年になると、体の不調は太ったせいなのか、老化のせいなのか、わからなくなります。両方の要素があるとは思いますが。
そんな時に肥満の定義はBMIでよいのか、というレポートが出ました（Nature news、1月14日）。BMIの計算式からすると、ボディビルダーは肥満になるのではないか。冗談で、BMIが高いのは脂肪ではなく、筋肉なのだと嘯いてきていました。それが科学論文になったのです。
58人が名を連ねるこの報告ではBMIが高くても健康に問題がないケースが多いとして肥満の定義を変えるべきだと主張しています。つまり、無症状肥満（preclinical obesity）。一方で、肥満病（clinical obesity）はBMIが低くても過剰な脂肪により、臓器や組織が損なわれているときに使う。世界では10億人が肥満だそうです。肥満が原因とされる糖尿病や脳血管系の病気では年に500万人が死亡しています。
とはいうものの、体脂肪の量を測定するのは大掛かりな装置が必要です。体をX線などでスキャンする必要があります。そういった理由で簡便に計算できるBMIといくつかの指標（ウエスト周りの寸法）を組み合わせて肥満を診断してきました。
というわけで、BMIを使うにしろ、もっと健康状態とリンクさせる必要があり、個人差も考慮して適切な治療ないしアドバイスをしなければならないというのがレポートの趣旨です。健康で生活に支障がないのに、BMIが高いために節制をしなければならないとか、あいつは意志が弱いなどのマイナス評価を受けるとかはこれからは無用であると。
本格的なやせ薬（食欲減退薬、Ozempic）が市販されそうな今、肥満の定義も見直す必要があるでしょう。必要もない人が高価なやせ薬を服用して却って健康を害するなどということがないように。
2025年(令和7年) 2月1日 -No.13/10-
ヒトの体には206個の骨があります。その骨の骨格ができたのは3億6千万年前とされてきました。骨の骨格はオステインと呼ばれます。骨は常に作られては壊されています。これをリモデリングと呼びます。オステインは骨を作る骨芽細胞、骨を壊す破骨細胞、それをコントロールする骨細胞、骨質の部分と動脈、神経からなる単位です。この構造が４億６千万年前にはできていたという報告がありました（Science news、1月10日）。
調べられたのは４億６千万年前の原始的な無顎類、アストラスピスです。アストラスピスの骨は軟骨の上に作られたほか、鱗の一部で見られました。
化石は３次元の走査電子顕微鏡で観察しました。まずはもっと新しい魚の化石を解析してデータを集め、ディープラーニングによりオステイン構造をコンピュータに記憶させました。そしていよいよアスロトラプシスです。幼魚と思われる化石の小さな鱗を観察しました。シンクロトロンで発生した強力なX線を使い、化石を解析しました。リモデリングしているかどうかはわかりませんでしたが、現代の生物が持つオステイン構造が見られました。
化石の中の細胞サイズの構造を観察することができることが驚きです。骨ですから化石になりやすいのは当然ですが、骨が化石に変わるときに微細な構造まで保存されるのですね。また、カンブリア時代にすでに骨の基本単位ができていたのです。
2025年(令和7年) 2月8日 -No.14/10-
Nature Medicineという専門誌が創刊30周年を迎えました。30年後の医療について予測した論説（Editorial）を紹介しましょう（Nature Medicine誌、1月22日）。
まずはこの30年間の進歩について。2003年にヒトゲノムプロジェクトよりヒトゲノム配列の概要が報告され、医療は分子生物学を応用して精度が格段に上がりました。ウイルスを試験管内で再構成することができ、抗ウイルス薬の開発が容易になりました。人間に備わった防衛システムである免疫系の制御が可能になり、CAR-T治療などの技術が実用化されました。mRNAワクチンはパンデミックの被害を最小限に抑えました。
一方で、ITの進歩により遠隔医療、ウエアラブル診断装置が実用化され、AIにより診断がアシストされます。AIはさらに創薬における標的分子の解明から分子設計、非臨床、臨床でのスクリーニングを大幅に改善しました。
一方でパンデミックは医療の経済格差を暴きました。特に、国家間の医療格差は国際問題になりました。抗生物質耐性菌の出現は加速し、今後の抗生物質の使い方に波紋を投げかけています。
30年後の医療では現在のreactiveな医療（治療中心）からproactiveな医療（予防中心）へと変化しているでしょう。バイオセンサーを着用するか体内に埋め込んで健康状態を常時モニターし、個人のゲノム情報や腸内細菌叢、リアルタイム測定のデータを総合して病気にならないように管理する医療です。現在の巨大病院は消え、人々は在宅で個人にあった医療（tailor-made medicine）が実現します。スマホが経済格差を越えて世界中に行き渡ったように、tailor-made medicineは遠隔診療とともに国境や言語の違いを超えて世界中の人々を健康にして医療格差を過去のものとするでしょう。
この30年間の進歩は1995年には予想もつかないことでした。それは医療以外の分野での技術革新が医療に応用されて不可能を可能にしてきた歴史だからです。Nature Medicineでは現在の延長で30年後の医療を予測していますが、残念ながら、この原則は変えられないでしょう。私流で追加するならば、再生医療による損傷した組織や臓器の回復が実現するでしょう。特に脳神経系の異常の治療は性格や知的能力についての理解も含まれ、人間存在の哲学に影響すると思います。
2025年(令和7年) 2月15日 -No.15/10-
世界の約半数の人が話す印欧語族の言語。英語、ロシア語、ギリシャ語、ベンガル語など、数十種類が属します。この言語がいつどこで生まれたのかは言語学者にとって大問題でした。その鍵の一つが意外な方面からもたらされました（Science news、2月5日）。2つのNature誌の報告です。
鍵はDNAの配列にありました。古代ゲノムの解析から、印欧語族の言語を使う民族はいずれも同じDNA配列を持っていたのです。その中で最も古いものは5300年前の現在のウクライナとロシアのステップに住んでいたヤムナ民族です。ヤムナ民族は牛や羊を牧畜し、車輪を持つ乗り物を開発しました。そして5000年前ごろからヨーロッパに向けて大移動を始めました。
一つめの報告では、印欧語族の言語の起源はそれよりも前に遡ります。考古学、言語学、ゲノム配列の総合的な解析から、6400年前に黒海の北岸に住んでいた民族であったと考えました。この人々はドニエプル川、ドン川、ボルガ川やコーカサス山脈の人々など様々な民族が入り混じっていたようです。これらの人々はCLV（Caucasus–Lower Volga cline）と呼ばれ、ヤムナ民族の源流と考えられています。
おそらく、6000年前にボルガ川に住んでいたサブグループは南下し、コーカサス山脈のグループと混血、アナトリア（トルコ）方面に移動しました。彼らは印欧語族の言語を持っていたのです。そして1000年後にヒッタイト人として最初に文字として印欧語族の言語を刻みました。
もう一つの報告ではヤムナ民族が印欧語族の言語を広めたと考えています。ヤムナ民族がヨーロッパ方面へ移動を開始した5000年前、気候変動か感染症の蔓延のためか、ヤムナ民族はほぼ滅亡します。大災害を逃れたのは移動したヤムナ人。おそらく2，３千人まで減ったヤムナ人はモンゴルからハンガリーまで移動しながら印欧語族の言語を広めました。
DNA配列のような生物学的な特徴は言語とは直接は結びつきません。もっとデータが欲しい所ですが、その中心地は、現在、戦火の下です。速く戦争が終結してほしい。言語学者も考古学者も願っています。
2025年(令和7年) 2月22日 -No.16/10-
超新星爆発の残骸から次の星が誕生し、惑星が誕生し、生命が誕生した。こうした歴史が語られていますが、超新星爆発の残骸は観察できませんでした。ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が初めてその像を捕らえることに成功しました（Science news、1月21日）。
太陽質量の1～10倍程度の恒星は水素を燃やして重い原子核、炭素やケイ素を作ります。その元素は恒星の外側に小さな粒子として溜まり、恒星風によって宇宙へと放出されます。しかし、このメカニズムで生産される星間ダストの量では、初期宇宙で見つかる量を賄うには数十億年もかかります。そこで、天文学者は超新星爆発で恒星が爆発するときに一気に重い原子核形成が進行し、大量の星間ダストを生み出すと考えてきました。
この仮説を証明するために、超新星爆発が観察されてきましたが、超新星爆発は短期間観察されるだけで、しかも放出された物質はすぐに冷えてしまうため、望遠鏡ではとらえるのが困難でした。
すでに2019年に高性能の赤外線望遠鏡を用いて、超新星爆発の予兆を示す天体を超新星爆発の候補としてとらえていました。2021年にJWSTが利用可能になると、この候補に加えて合計200ほどの超新星候補を加え、観察が始まりました。
ここで問題です。超新星候補とは何か。超新星爆発候補の星には大量の物質CCSN（Confined Circumstellar material of SuperNova）が観察されます。CCSNは元素特有の波長の赤外線スペクトルが観察されます。超新星爆発の進行とともに炭素から酸素、ネオン、ケイ素へと赤外線スペクトルが変わっていきます。この過程はおよそ100年かかるとされており、最後に強力な光とともにいわゆる超新星爆発が観察されます。超新星爆発前の超新星をinteracting supernova（間接的超新星？）と呼び、これが超新星候補です。はっきりわかっているように書きましたが、これはあくまで仮説です。
JSWTの観察により、アルミニウムやシリカ、炭素の赤外線スペクトルが見つかり、これらは星間ダストの元と考えられました。さらにそのスペクトル強度からその量が推測できます。2005ipと呼ばれる星では太陽質量の10％、2009hdでは50％のダストがあると見積もられました。2005ipでは過去の赤外線天体望遠鏡の観察では炭素のスペクトルが、そして15年を経てJWSTではケイ素のスペクトルが観察され、時間の経過とともにより重い原子核が作られているという仮説を補強できました。
20年前の技術では年に100個の超新星が見つかるだけでしたが、現在では1分間で100個の超新星が見つかるそうです。JWSTの観察で超新星爆発の経過や生み出されるダストの量と内容が明らかになってくるでしょう。
2025年(令和7年) 3月1日 -No.17/10-
いつ、どのようにして人間は話す能力を獲得したのか。この問いには未だに答えがありません。24年前にはFOXP2遺伝子が失語症の原因遺伝子として同定され、着目されました。失語症患者と同じ変異をマウスのFOXP2遺伝子に入れると、マウスは鳴き声が乱れました。しかし、会話能力を持っていなかったとされるネアンデルタール人やデニソワ人のFOXP2遺伝子は現代人の遺伝子と全く同じだったため、FOXP2遺伝子だけではないのでは、と考えられています。今回、新たな候補が見つかりました（Science news、2月18日）。
遺伝子の名前はNOVA1。デニソワ人と現代人のゲノムではいくつかの違いがありますが、そのうち、8つは脳の機能に関連しています。NOVA1はRNAに結合するタンパク質で、脳の発達や筋肉のコントロールに関与し、したがって、発声にも影響すると考えられました。現代人のNOVA1は他の哺乳類とは異なり、I197Vという変異を持ちます。たった一つのアミノ酸の違いです。
研究者はI197Vの機能を知るために、マウスのNOVA1と入れ替えました。ついでに蛍光タンパク質を融合させ、脳のどこで発現しているかもわかるようにしました。脳全体で発現が見られましたが、特に発声を司る領域で発現が強く観察されました。
見かけ上は普通のマウスと同じですが、暗いケージの中でメスと一緒にすると、鳴き声に変化が表れました。元のマウスよりトーンやピッチが複雑になり、音韻の塊、シラブルを発声できるようになったのです。また、赤ちゃんマウスを母親から話した時、母親を呼ぶ鳴き声に同じような変化が起こりました。
調べてみると発声に障害のある人のNOVA1遺伝子には小さな変化があることが分かりました。その発生率は65万人に6人でした。ほぼすべての人のNOVA1がI197VであることからI197V変異が起きたのは遺伝学的に30万年前の人類の祖先に遡ると計算されます。これはネアンデルタール人やデニソワ人と別れた後に人類に起こった変異と解釈されます。
FOXP2遺伝子の例もありますので、NOVA1がマスター遺伝子であるというにはまだ実験が必要でしょう。もしくはたくさんの遺伝子が協働して言語を操る能力を付加したと考えるほうが妥当かもしれません。
2025年(令和7年) 3月8日 -No.18/10-
黄昏のローマ帝国の崩壊の原因を作ったフン族。彼らは東から草原を渡ってやってきたため、数百年前に漢との戦いに敗れた匈奴ではないかという歴史上の仮説がありました。しかし、従来の歴史的な研究では確たる証拠は得らえませんでした。この領域に古代ゲノム解析が光を当てました（Science news、2月24日）。
匈奴は紀元前200年から西暦100年にかけ、秦、漢の時代に中国を圧迫した遊牧民族です。歴史上、最初の遊牧民族国家を宣言しました。しかし、漢との戦争に敗れて国家は崩壊し、匈奴は西へと追いやられました。
一方、フン族は西暦300年から500年にかけて東ヨーロッパに国家を樹立。西暦370年には西ローマ帝国と国境を接し、圧迫しました。445年に伝説の王、アッティラが即位するとパンノニア平原（オーストリア、ハンガリー）に拠点を置いてゲルマン民族を征服し、ライン川、ドナウ川からカスピ海に至る広大な領土を征服しました。しかし、西ローマ帝国への侵入に失敗後、アッティラ王は急死し、それ共にフン族の帝国は急速に瓦解しました。
両民族の活躍の場は距離にして5000km、時間にして3世紀の隔たりがあります。両者を結び付ける証拠を探すため、ハンガリーにあるフン族の墓から数百体分の古代ゲノムを調べました。匈奴の古代ゲノムについてはニュースには詳しく書いてありませんでしたが、墓を持つような高位の人物の古代ゲノムが参照されました。
遺伝学的な解析から両者に少ないが明らかに同一の遺伝子の配列が認められ、血縁関係があることが分かりました。ただし、すべてのフン族が匈奴の遺伝子を受け継いでいたわけではありませんでした。このことから推測されるのは、次のようなストーリーです。
漢に追われた匈奴の士族は集団ではなく、散り散りになって西へ逃げ、地元の遊牧民族に溶け込みました。彼らはかつての栄光の記憶を持っていたため、何らかの再起の機会を得て団結し、カスピ海のあたりから西へと侵略を進めました。このとき、純粋な匈奴の集団ではなく、遊牧民族の部族集団であったはずです。フン族として団結した民族は東ヨーロッパに進出し、ローマ帝国の崩壊に手を貸したのです。
アッティラもしくは彼の血族のゲノムが分かれば匈奴のエリートの末裔がフン族をまとめ上げた証拠が得られるかもしれません。残念ながら彼の墓の場所はまだわかっていません。
2025年(令和7年) 3月15日 -No.19/10-
太古の大気の組成はよくわかっていません。というのも直接的な証拠が残っていないためです。南極の氷のコアの中の空気を調べても遡れるのはせいぜい60万年前。地球史の0.01%にすぎません。でも、30億年前まで調べる方法がありました（Science誌、3月7日）。
岩石にはわずかな泡や液体が含まれていることがあり、それを取り出し、解析すればよいのです。ただ、細心の注意が必要です。石を押し潰すときに真空の容器に入れ、わずかに放出されるガスをダイレクトに質量分析計にかけます。
最初に成功したのは2010年。30億年前の石英脈やバライトから取り出したガスのうち、希ガス類のアイソトープ分析から同年代のものと推測されました。希ガス類はネオン、アルゴン、キセノンであり、化学反応をする性質がとても弱いので、ガスのまま残っています。
次に、グループが調べたのは20億年前に形成されたとされるインド中央部にあるダーラ隕石クレーター。隕石の落下の衝撃で水を含んだ瑪瑙が形成されました。そこから希ガス類を抽出しました。また、30億年前の斜長岩からも希ガス類を抽出することに成功しました。斜長岩はプレートの沈み込み帯のマグマが結晶化したものとされています。
こうした中で2016年には8億年前の岩塩から空気の成分を分析しました。そこに含まれていた酸素の濃度は11％。このグループの最新の結果では20億年前の岩塩には16％の酸素が含まれる空気が含まれていたそうです。今までの推測では8億年前までは大気中の酸素濃度は1％程度と低く考えらえているため、学界からは受け入れられていません。2024年に8億年前のデータの検証結果が報告され、6.6％と下方修正されました。それでも従来の説より高い水準です。
Boring billion と呼ばれる20～8億年前。プレートテクトニクスでも気候変動でも生物の進化も目新しいことはなかったとされます。石の中の空気の解析から新しいことが発見されるかもしれません。
2025年(令和7年) 3月22日 -No.20/10-
約600万年前、地中海が干上がりました。その時、生物は絶滅したと思われます。そして現在は豊かな海に戻っています。どう回復したのか。詳細な解析が報告されました（Science誌、９月27日2024年）。
地中海が大西洋と切り離されたのは600万年前。それから60万年をかけて地中海の水は蒸発しました。大量の石膏と岩塩が残され、その厚さは1kmに及びます（salt giant）。
生態系への影響を調べるために、地中海沿岸にある博物館で保存されている1200万年前から350万年前までの23000個の化石、4903種、1755属を調べました。この中から化石を絶滅した種と生き残った種、新たに入り込んだ種に分類しました。
地中海が孤立する前はサンゴ礁が広がり、熱帯魚が泳ぎ回っていました。海が干上がるにつれ、塩分濃度が高くなり、800種いた生物は次々と絶滅しました。残ったのは86種だけ。魚や海生哺乳類の仲間です。サンゴ礁は戻ってきませんでした。
地中海が完全に干上がってから（多少の池は残っていたようです）5万年後、ジブラルタル海峡はつながり、2700種の生物が入り込んできました。ほとんどが新参者です。再生哺乳類や魚、プランクトンが主な入居者でした。干上がる前は東地中海が豊かな海でした。逆に戻った後は西地中海のほうが、多様性が大きな生態系になっていて、現在では、17000種が棲んでいます。
メッシニアン塩分危機と呼ばれるこの大事件。海水中の塩分の6％が地中海の底に隔離されました。すなわち、世界の海の塩分が6％程度、低くなったわけです。生物への影響は世界全体では調べられていませんが、恐竜を絶滅させたChicxulub隕石以来、最大の影響があったと思われます。さらに、地中海底でみつかったようなsalt giantは10億年前から数えると130個見つかっています。
これからも同様な事件が起こり、生態系が大きな影響を受ける可能性があります。科学者は海が干上がる事件のリスク評価はもっとも最近に起こったメッシニアン塩分危機がモデルケースになると考えています。
2025年(令和7年) 3月29日 -No.21/10-
ヨーロッパで最初の都市はどこで作られたか。答えは東ヨーロッパ。現在のルーマニアからウクライナにかけて形成されたククテニ・トリピッリャ文化（Cucuteni-Trypillian culture）圏です。その都市は同時代のエジプトやメソポタミアの都市とは異なった構造でした（Nature News、１月７日）。
ククテニ・トリピッリャ文化は7000～5000年前に黒海の北西を中心に栄えた文化です。いくつかの都市の遺跡が知られており、最も大きな都市は3000軒の住宅が300ヘクタールもの広大な地域に広がっていました。注目すべきは家の大きさがほぼ同じで邸宅のようなものがなかったこと。稀に巨大な建築物の跡が見つかりましたが、そこは住宅ではなく、共同倉庫や宗教施設などの公共施設と考えられています。墓も巨大なものはなく、副葬品も質素でした。つまり、権力者が存在していなかったのです。
その代わりに都市の真ん中には広大な広場があり、おそらくは直接民主制の会議が行われていたと考えられています。権力者が存在しない平等主義の都市はどのように成立し、営まれていたのか。ここ２０年ほど、発掘作業が進んでいたのですが、現在のロシア・ウクライナ戦争で作業は停止しています。
一つの解釈は、都市は東の森林地帯から西のステップへと環境難民が通過する場所であり、したがって、さまざまなルーツの集団が一時的に避難していたという説です。逆の方向の移動もあったかもしれません。一時的な居住者で構成された都市ですので権力者が形成されず、政治は合議制にならざるを得なかった。
ククテニ・トリピッリャの都市は5000年前に急激に衰退しました。一方、黒海の北東部分ではヤムナ文化圏が形成され、インドヨーロッパ語族の起源の候補の１つです。隣接する２つの文明はククテニ・トリピッリャが先行していますが、衰退したのはほぼ同じ時期です。ヤムナ民族は東へ移動、ヨーロッパに入り、同時に南下してインド方面へと向かいました。
いずれも文字を持たないために歴史の詳細が分かりませんが、メソポタミアやエジプトと並ぶ古代文明の１つだったでしょう。
2025年(令和7年) 4月5日 -No.22/10-
海底の80%がいまだ人類が到達していない深海です。現在では見るだけの探索から、サンプリングができる潜水艇へと進歩しました。そして採取された生物のゲノム情報から多様なエコシステムが見えてきました（Science News、3月6日）。Cell誌に報告された３つの論文をまとめた記事です。
マリアナ海溝探索プロジェクトは中国が開発した有人潜水艇フェンデュオージェ（Fendouzhe）を使って行われました。フェンデュオージェは３人乗りで、２本のアームを持ち、海底からサンプルや生物を採取することができます。目的地は超深海。海面下6000～11000mです。2021年8月から11月にかけて数十回の潜水を行い、サンプルの分析結果がまとめられました。
まずは微生物。7000種以上の微生物が発見され、89%は新種でした。中にはゲノムサイズを小さくして効率的に成長できるもの、逆に大きなゲノムを持ち、あらゆる環境変化に対応できるよう（可能性として）進化したものが見つかりました。通常はエネルギー源にできない物質を利用する遺伝子を持つものもいました。
2つ目の報告ではエビに似た甲殻類（amphipods）の解析です。深海の厳しい水圧に耐えるために深海のバクテリアと共生していました。バクテリアはエビの腸に共生してtrimethylamine N-oxideを生産し、エビに提供していました。この物質は他の深海生物も持ち、水圧に耐えるために液体バランスを調整します。
最後に魚です。水深3000m以上の深さに棲む魚は同じ遺伝子変異を持ち、ストレスに素早く反応するために転写速度が速くなっています。11種の魚のゲノムが調べられました。ウナギですが、1億年前から棲息していたようです。ということは6600万年前の大絶滅を生き延びた。クサウオ科（snailfish）の魚は2000万年前に住み着いたようで、この頃の地殻変動から逃れてきたようです。
超深海は不毛の地ではなく、豊かな（？）生態系でした。厳しい環境下では生物は助け合って（共生関係）生きています。生物の起源のヒントや地上にはない常軌を逸した生物が発見されるかもしれません。
2025年(令和7年) 4月12日 -No.23/10-
外に突き出た耳は哺乳類に特徴的です。アニメでも動物的なキャラクターでは耳が種を示す特徴になっています。犬や猫は音のする方向へ耳を向けるし、ウサギはもっと顕著です。その外耳は進化的には魚の鰓（エラ）を起源としていました（Science News、1月9日）。2つの研究報告をまとめた記事を紹介します。
1つ目は外耳を構成する軟骨の解析です。
外耳には形を維持するために軟骨が入っています。外耳の軟骨は柔らかいのが特徴です。通常の軟骨は骨の関節で骨を保護するために形成されていて、ある程度硬く、関節にかかる力に負けません。このような軟骨は３種類に分類されます。硝子軟骨は骨端部分を覆う関節で最も一般的な軟骨で、膠原線維とプロテオグリカンを多く含みます。線維軟骨は脊椎など動きの少ない関節に存在し、骨と骨の間でクッションの役割をし、膠原線維を多く含む軟骨です。弾性軟骨は耳介、外耳道、耳管、喉頭蓋などを構成する軟骨です。弾性線維を多く含み、柔軟性に富んでいます。
今回の報告は、弾性軟骨のうち、頭部にある軟骨は異なった構造を持っているという発見です。通常の軟骨と思われていたマウスの耳介の軟骨を脂質を染める色素で処理すると、たくさんの脂質をもつ細胞が見つかりました。このような軟骨は鼻、喉頭（のど）、胸骨にも見つかりました。これらの軟骨は弾性軟骨よりも柔らかく、しかも脱脂すると通常の軟骨の硬さになりました。
本当に第４の軟骨と分類されるかは今後の精緻な解剖学的解析にゆだねられますが、少なくとも軟骨の新たな性質として加えられるはずです。
この報告とほぼ同時に、哺乳類の耳介の発生をコントロールする遺伝子群と魚の鰓の形成をコントロールする遺伝子群がよく似ているという報告がありました。個体発生は系統発生を繰り返すという生物学的な知見がありますが、哺乳類の個体発生の過程を調べると確かに鰓の原器に相当する部分から外耳が作られてきます。
もっと直接的な証拠を求めて、セブラフィシュを用い、外耳の軟骨形成に関与する人間の遺伝子のうち、鰓の軟骨形成に必要な遺伝子と交換しました。試した14個の遺伝子のうち、5つがゼブラフィッシュの鰓の軟骨で機能しました。逆に、ゼブラフィッシュの遺伝子をマウスの遺伝子と交換してもマウスの耳の軟骨が形成されました。
鰓を支える鰓弓から肩の骨が進化したように、魚と哺乳類の頭部は共通のパーツをうまく使い分けているようです。鳥や爬虫類には外耳がありません。哺乳類は両生類から進化するときに鰓をうまく軟骨に変化させ、集音機能の高い耳を作り出したようです。
2025年(令和7年) 4月19日 -No.24/10-
サハラ砂漠は7000年前にはサバンナ気候で、カバやワニ、象、キリンが闊歩していました。5000年にわたって人類が住み、狩猟採集を生業としていました。
その人々はどこから来たのか。サハラ砂漠の南側（サブサハラ）や中東方面、北アフリカから南下と、多くの種族がやってきたと考えられていました。今回、女性2名だけですが、古代ゲノムが解析されました（Science誌、４月４日）。
7000年前の女性のゲノム配列からはサブサハラや中東地域からの移民の証拠は見つかりませんでした。また、ネアンデルタール人のゲノムも含まれておらず、ヨーロッパ方面から南下したとも考えられませんでした。唯一の仮説はかなり初期の人類がサブサハラから中東へ向かう途中でサハラ砂漠地帯に住み着いたというものです。古代の集団はサハラに住み着いた集団以外はその後の人類の交雑の中で消えてしまった。まだ解析できたのは２体だけですので、ルーツを探る手掛かりはこれから出てくるものと思われます。
12000年前、アナトリアの住民は農業革命を始めました。技術は人々とともにヨーロッパへと広がり、新石器時代が始まりました。同じ方面にある北アフリカはどうだったのでしょうか。以外にも新石器時代は始まりませんでした（Science news、3月12日）。
古代ゲノムの解析からは新石器時代の農業技術が北アフリカへ伝わった時期は特定できませんでしたが、牛、羊、ヤギなどの家畜の飼育は6800年前から受け入れられました。人の交流はどうだったのでしょうか。北アフリカも気温が高く、DNAの保存が悪く、あまり3体分しか解析できませんでした。少ないながらもイベリア半島の古代ゲノムとの相関がみられ、中東やアナトリアからの移住はありませんでした。
なぜ、農業が定着しなかったのか。可能性としては北アフリカの気候にありそうです。干ばつが起きやすい北アフリカでは安定して耕地を維持することが難しかったのではないか。
最後にマルタ島に関する記事を紹介しましょう（Science News、4月9日）。マルタ島はイタリアのシチリア島の南に位置する小さな島です。7400年前、シチリア島から陶器、穀物、家畜が伝来しました。しかし、それよりも1000年前には狩猟採集民族が生活していたことが分かりました。当然、船で渡ってきたと思われます。
マルタ島への旅は一番近いシシリア島から100km以上あります。狩猟採集時代の人類はこの距離をどうやって制覇したのでしょう。少なくとも船の上で一泊する必要があります。古代人が作る船は木などの腐りやすいものでできているので、航海技術を推測できる材料が発見されるのは期待薄です。さらに、一番近いのはシシリア島ですが、風向きによっては北アフリカの海岸から来た可能性もあります。
人類の航海の歴史は65000年前に遡ります。スンダ大陸からオーストラリアに人類が渡りました。また、アメリカ大陸にはベーリング地峡を横断したほかに、太平洋の縁を船で移動し、16000年前に到着したと推定されています。しかし、これらの船旅は近い距離で島を渡って到着したものです。
マルタ島に来た人々はグリーンサハラに起源をもつ狩猟採取民族の末裔で、その後、その航海技術を生かして地中海を舞台に縦横無尽に活躍した、というのはどうでしょう。
2025年(令和7年) 4月26日 -No.25/10-
35億年の生命の歴史の中で、一度しか起きていない大進化がありますが、一方で、何度か繰り返された大進化もあります。それは多細胞生物化。ほとんどは真核生物の多細胞化ですが、原核生物の古細菌でも誘導できることが報告されました（Science誌、4月４日）。
Haloferax volcaniiは好塩性古細菌と呼ばれ、イスラエルの死海などで生活する原始的な細菌です。H. volcanii は三角形、棒状、円盤状など形態が多様に変化することが知られています。形態は外からの圧力によって変わります。H. volcanii には細胞壁がなく、S-layerと呼ばれるタンパク質の層で包まれています。
液体培地では２分裂で増えますが、寒天培地の下で培養（通常は上で培養します）した時に、細胞分裂を起こさずに多核細胞が形成されることが分かりました。そのまま培養を続けると、12時間後くらいから細胞質が外側からくびれはじめ、中央に集まっていた核様体がその中に移動して独立した細胞に変化することが観察されました。ドーム型の細胞が縦に切り分けられて分裂するため、真ん中は棒状の細胞、周辺は円盤状の細胞の形になります。著者はこの形状を「組織様」と呼びました。
細菌の分裂の時は細菌型のアクチン分子が柱となって細胞の大きさを決め、その長さのところで細菌型のチューブリン（FtsZ）が細胞膜をくびれさせて細胞を２つに分けます。寒天の下という限られたスペースで大きくなった多核体（コエノサイト、coenocytes）ですが、膜の張力が限界に近付いたために分裂したと考えられました。このとき、細菌型アクチンvolactinが大量に誘導され、柱として機能します。今回観察されたコエノサイトの分裂ではFtsZは関与せず、細胞膜が外側からくびれてきて、個々の細胞になったと考えられます。
実はH. volcanii は通常の増殖中にも多かれ少なかれコエノサイトを形成しており、特に物理的に制限された環境下で分裂するときにコエノサイトを形成することが分かりました。コエノサイト形成能力を失ったときはキツイ所では生存率が下がることもわかりました。コエノサイトが分裂した後は多細胞生物のように細胞が密着した状態になります。この状態で、それぞれの細胞が協力し合う仕組みができれば多細胞生物として進化することができるのではないか。
H. volcanii が多細胞状態になるためにどのような遺伝子が働くのか、多細胞状態になった後はどうか。突然変異で永続的な細胞間結合ができるかも。まだ解明されていません。
コエノサイト状態は真核生物でもいくつかの例があります。昆虫の受精卵やカビなどです。いずれも１つの細胞から細胞質分裂なしで核だけが分裂することで形成され、その後、細胞質が分裂して多細胞生物になります。今回、観察された現象が多細胞生物の進化の仕組みの１つではないか。古細菌で発見されたことは驚きです。
2025年(令和7年) 5月3日 -No.26/10-
恐竜は色鮮やかな羽毛に覆われていたと推測されています。しかも模様付き。一方で、哺乳類はどうでしょうか。繫栄する恐竜の陰で、夜行性動物であった哺乳類の毛皮の色を推測した報告です（Science News、3月11日）。
そもそも化石からなぜ羽毛や体毛の色が分かるのでしょうか。毛や羽の色は色素細胞（melanocyte）のなかの色素胞（melanosomes）で作られるメラニンの色です。色によって色素胞の形が違う。例えば、赤やオレンジの毛は丸い色素胞で作られます。暗い色の毛は長い楕円の色素胞から作られます。これは鳥類でも同じです。研究者は116種の哺乳類の毛の色と色素胞の形をデータベースにして形と色に相関があることを確認しました。
選ばれた太古の哺乳類は、約1.6億年前の中国北東部に生息していたモモンガのようなArboroharamiya fuscusです。体重はビリヤードの玉くらい。５体ほど調べたところ、A. fuscus の色素法はずんぐりした楕円形で、おそらく暗褐色（dark brown）と思われました。さらに、分光法を用いて元素を調べたところ、黒、茶のメラニンに多い銅を多く含んでおり、ベージュや黄色、赤に多い亜鉛は含んでいませんでした。というわけで、A. fuscusは暗褐色をしており、特に模様はないと結論されました。
黒っぽい色調は夜行性の動物に有利であるだけでなく、体温の保持でも有利です。今までのシナリオに合う結論ですが、研究者はもっと多くの化石を調べて毛の色を決める予定にしています。
体毛の色と生理や行動が一致するのか。さらには6,600万年前以降、恐竜が絶滅したあと、哺乳類は繁栄とともにさまざまな体毛色も手に入れました。その変化の様子も調べたいということです。
2025年(令和7年) 5月10日 -No.27/10-
宇宙で最初に誕生した星は水素とヘリウムだけからなる巨大な星、第１世代の恒星（種族III）と考えられています。第１世代の恒星は宇宙の初期にしか存在しないこと、その寿命が数百万年程度と短いことから観測は困難とされています。しかし、JWST宇宙望遠鏡により、その兆しが見えてきました。
研究者は宇宙の初期と思われる遠い銀河の光を分光し、水素のスペクトルを強く放ち、逆に酸素のスペクトルは全くないものを検索しました。数十万の銀河を調べたところ、１つ候補が見つかりました。GLIMPSE-16043と名付けられた銀河はビッグバン後8.5億年の位置にありました。太陽質量の10万倍と見積もられたため、矮小銀河と考えられました。非常に高温で酸素のスペクトルは検出されません。しかし、まだ証拠は十分ではありません。他の重原子がないのか調べる必要があり、また、ブラックホールの周りの降着円盤かもしれないからです。
私のメルマガでは「ビッグバンから3億年後に太陽質量の1%程度の小さな原始星が形成された。原始星は周りのガスを集めて成長し、太陽質量の20倍くらいになると、激しく輝き始めた。光の圧力で成長が抑制され、太陽質量の40倍程度で成長が止まった。別のシミュレーションでは太陽質量の100倍に達する巨大な恒星を予想する。最初の恒星は第一世代と呼ばれる。第一世代の星はほぼ水素から成り、太陽のような重元素を含む星に比べて巨大で温度が高く、よりたくさんの光子が放射される。」と記載しました。
この記事では太陽質量の1000倍という説もあるとされています。この質量は現在観測される最大の恒星の10倍もあります。星間雲が収縮する際、ガスの分子はぶつかり合って重力井戸に落ちていきますが、十分に冷えている必要があります。通常の分子だと衝突によりイオン化され、光を放って温度が下がることが予想されています。しかし、水素の場合はイオン化されにくい。そのため、スタート時の星間雲の質量が非常に大きくなる。結果、でき上る恒星も巨大になる。
実際にGLIMPSE-16043を観察することで質量や寿命、光の強さが予測できるはずです。そして星形成のシミュレーションも精緻化できるはず。天の川銀河の周りには第二世代の恒星があり、第一世代の恒星の子孫とされています。これらの関係も明らかになることを期待します。
2025年(令和7年) 5月17日 -No.28/10-
JWSTの美しい画像は研究においても成果を上げています。通常の天体望遠鏡と異なり、JWSTは赤外線を見る望遠鏡です。その成功を背景に、次はSPHEREx宇宙望遠鏡がスタンバイしました（Science誌、2月28日）。SPHERExはThe Spectro-Photometer for the History of the universe, Epoch of Reionization, and ices Explorerの略号です。
JWSTの20分の1という価格で超小型のSPHERExですが性能は抜群。リニア可変フィルターを備えて天体の赤外光のスペクトルを102色で測定できます。使命は2年間で4.5億個の銀河を調べ、巨大な3次元マップを作ること。宇宙が膨張しているため、遠い銀河では恒星の光はドップラー効果により赤外領域になるので、赤外線望遠鏡が必須です。3次元マップを詳細に調べることでインフレーション理論を検証するデータを集めます。
ビッグバン後の宇宙背景放射があまりにも均一だったため、インフレーション理論が提唱されました。１兆の1兆分の1秒間に陽子より小さかった宇宙は１兆の1兆倍、グレープフルーツサイズまで急膨張しました。この膨張を支えたエネルギーはインフラトン場におけるインフラトンによって供給されたとする理論が代表的ですが、理論はこれだけでなく、複数の場を仮定するものもあります。
もし場がインフラトン場1つであれば銀河の分布、すなわち、銀河間の距離は正確にガウス分布に従うはず。もし、わずかでもずれがあればインフラトン場以外の場を考える必要がある、そうです。現在の銀河の位置はダークマターの雲によって、できたときよりずれているのでは？と素人的には心配してしまいますが、雲の上の天才たちに詳細は任せましょう。
そのほかにも銀河系内に限ればJWSTが動員されている地球外の惑星の探索、惑星の大気成分の分析にも補助に入ります。もちろん、地球外生命の探索です。また、恒星の誕生に必要な星間雲の解析や実際に誕生している場の観察など、成果が期待されます。
2025年(令和7年) 5月24日 -No.29/10-
生命の起源を考えるとき、生物の体を構成する有機物が太古の地球でどのように生成されたかは最初の疑問です。稲妻のエネルギーで有機物ができたというミラーの実験があり、最近では彗星や隕石から有機物が見つかっています。そして新しい理論が発表されました（Naure News、3月14日）。
微小稲妻（microlightning）と呼ばれる今回の主役は小さな水滴の間で発生する稲妻です。波が砕けたときなどに発生する細かな霧。小さな水滴ですが、マイナスもしくはプラスに帯電することが多い。プラスとマイナスの水滴が十分近づくと、小さな稲妻が発生する。小さな稲妻ですが、有機物を少しだけ作り出すには十分です。
窒素、メタン、二酸化炭素とアンモニアを充満した容器のなかにミストを流し込むとシアン化水素やグリシンというアミノ酸、ウラシルという核酸塩基が生成されました。微小な水滴がナノメートルの距離に近づくと稲妻が発生し、気体分子をラジカルに変化させ、ラジカルが気体分子と反応して有機物ができたと解釈されました。水滴の表面の水分子が反応に関与することや、できた有機物が水に溶け込んで安定化することも予想されます。
気体の組成が太古の大気と同じだったとは言い切れません。作られた微小水滴の直径は数μmですが、雲の水滴の大きさ、６～20μm程度より若干小さいくらいです。太古の空と海では水滴が充満していたでしょうか。例えば、月が出来たばかりの地球表面にあった海ならば、強力な潮汐力により、巨大な波が発生し、それが砕け散って微小水滴ができた可能性はあるでしょう。また、雲の水滴も乾燥して水分を失えば小さくなります。それらの電荷がどうなっていたか？
疑問はいろいろとありますが、今後もデータが集められていくことでしょう。新たな有機物生成ルートが見つかると、生命の起源の説明に幅が出てきます。
2025年(令和7年) 5月31日 -No.30/10-
脳の発達に環境がどう影響するのか。社会的な、また、教育的な観点から様々な議論があると思います。しかし現在は脳を測定することができる時代です。脳の発達と社会環境の関係を調べた報告が発表されました（Science News、4月7日）。
ABCD（Adolescent Brain Cognitive Development）と名付けられたプロジェクトは2015年から開始。9000人の米国在住の9歳もしくは10歳の子供の脳をMRIで測定しました。測定の時に生活環境についてアンケートを行い、さらに2年後に言語能力を、3年後に算術能力を測定しました。
生活環境に相関があったのは脳の白質の発達でした。経済的にひっ迫した環境や粗末な住環境、交通機関へのアクセス、隣人の性格などによるトラウマとなるような俗悪な環境に置かれた子供の場合は白質の発達が悪かったのです。
逆に白質の発達が良かったのは両親がいて、生活に経済的な余裕がある環境で育った子供でした。また、安心できる隣人環境もプラス要因でした。調査では友人関係は入っていなかったのでこれは将来の課題です。白質の発達が良いグループは逆境下でもしなやかさ（resilience）を失うことはありませんでした。
いままで脳の機能は灰白質にあると考えられてきました。灰白質にあるニューロンが神経線維を伸ばして束になったところが白質です。この報告では灰白質の発達、すなわち、ニューロンの数よりも、白質、すなわちニューロン間を結ぶ神経線維の発達がより能力と相関していたことを示しています。能力とはニューロン間の結びつきの結果であったという意外な結果でした。
一方で、生活環境の悪さは脳の発達に影響し、その代わり言語的、算術的な能力が低いことも示されました。氏より育ちということですが、お里が知れる、などの差別的な発言を解剖学的にサポートする結果でもあります。このことを踏まえて差別や格差をうまく解消するような社会の仕組みを作ることが大切でしょう。
2025年(令和7年) 6月7日 -No.31/10-
人間のゲノム情報が解読されてから20年がたちます。人間を人間らしく形作る遺伝子はその当時から探索が進められていました。特に哺乳類ゲノムが明らかになるにつれ、単なる比較ではなく、周りの変化速度と比べて速く変化している遺伝子領域が同定されました。その中には脳の巨大化に関係する遺伝子があると考えらえています。ヒト加速領域（Human accelerated regions、HARs)と名付けられたこれらの領域は3,000か所以上あるとされており、必ずしもタンパク質をコードしているわけではありません。
その中でHARE5が解析され、人のHARE5を置き換えたマウスの脳が6.5%ほど大きくなったと報告されました（Nature news、5月14日）。
HARE5はマウスの脳でFzd8遺伝子の発現を増強し、神経細胞の増殖を促すことが知られていました。そこで、今回、遺伝子を置き換えた遺伝子組換えマウスを作出したわけですが、脳重量の増大が認められたのです。とくに神経幹細胞の中にある放射状グリア細胞（radial glia）で発現し、グリア細胞の増殖を促進させました。その結果、神経細胞や他の細胞の分化や増殖が活発になったと考えられます。
HARE5は遺伝子の制御領域に相当します。変異もそれほど大きくありません。小さな変異ですが、脳の発達に関与していました。今後は他のHARとの関連を調べ、チンパンジーの3倍の大きさを持つ人間の脳の秘密を解明する計画です。
ところで、マウスは賢くなったのでしょうか？ 記事や論文の概要には書いてありませんでした。次の報告が待たれます。
2025年(令和7年) 6月14日 -No.32/10-
いままで、ビッグバンから始まる宇宙空間を端のある三次元球体だと思ってきました。しかし、宇宙空間の一つのモデルとして三次元球面S3（エススリー。3は肩上げ）があります。先日、「宇宙が見える数学」（小笠英志著、ブルーバックス2275、2024年）を読んでいて、三次元球面S3のイメージがつかめました。これは端のある三次元球体より宇宙を正確に表現していると思えたので、今後、宇宙の姿を語るときはこの形をイメージすることにします。
まず、三次元球面S3とはどんな形なのでしょうか。三次元球体は中身の詰まったボールです。これは簡単にイメージできます。三次元球面S3は四次元の球体の表面にあたります。三次元球体の表面は面ですので二次元です。四次元の球体の表面は三次元の中身の詰まった球体になります。四次元の場合は当然ですが、三次元に比べて次数が一つ上がっていることに注意してください。
三次元の球体の表面は二次元の円を変形して作ることができます。2枚の円を用意して、球体を包み込むように変形し、円周（一次元）をくっつけて、シームレスにつなげます。四次元の球体の表面は同じように三次元の球体から作ることができます。2つの球体を用意して、四次元の球体を包み込むように変形し、球体の表面（二次元）をくっつけて、シームレスにつなげます。すなわち、三次元球面S3は四次元空間の中で表面がぴったり張り合わされた2個の球体が変形したものです。もちろん、こんな変形は三次元ではできませんので、具体的なイメージはわかりません。
三次元球体の表面は3つの変数、ｘ、ｙ、ｚを使ってx2+y2+z2=r2と記述することができます（２は二乗の意味。rは半径）。三次元球面S3は四次元空間の図形なので、w軸を追加して、x2+y2+z2+w2=r2と書けます。
この式から、形を推測するために、球体をスライスしましょう。三次元球体をｚ軸に沿ってスライスすると円が現れます。zの値が定数になるためです。小さな円から始まって、大円（赤道）になり、小さい円になって消えます。四次元球体をw軸に沿ってスライスすると、球が現れます。小さな球から始まって、大球？（赤道に相当）になり、小さい球になって消えます。三次元球面S3をスライスすると、中身のない球（球面）が現れます。小さな球面から始まって、大球面？（赤道に相当）になり、小さい球面になって消えます。
宇宙は三次元だけど、と思われますが、先の段落の記述は四次元をスライスしたものになるため、三次元の球が現れるのです。スライスして出てきた球面を全部重ね合わせると三次元球面S3になります。そして、四次元の軸に沿った変形前は中身の詰まった球体２個でした。
三次元球面S3と三次元球体の大きな違いは端です。三次元球面S3は２つの球体の表面がシームレスにくっついているので端がありません。三次元球体には球面という端があります。また、三次元球面S3には中心がありません。2つの球体が張り合わされたためにどの点を取っても同じになり、どの1点も中心といえます。お分かりのように、三次元球体には中心が1点あります。宇宙には中心がありますか？ そのような特別な点はないと仮定されています。三次元球面S3の1点を出発し、1方向に進むと、もともとの１つの球体の表面に達し、2つ目の球体の中に入ります。さらにまっすぐ行くと2つ目の球体を横切って元の球体に戻り、出発点に戻ってきます。イメージするときは三次元球体S3には特別な点がないわけですから、貼り合わせた球体の片方の中心を出発点にするとわかりやすいと思います。
特別な点がないことは次のように言えます。どの点の周りにも小さな3次元空間が描けること。端がないこと。そして大事なのは三次元球面S3は有限の体積であること。もともと宇宙はビッグバンによって始まったのですから有限の体積であるはずです。
人間の歴史において地球は平ら（二次元）だと考えられてきました。しかし、実際には球面でした。同じように宇宙を考えればどうでしょう。宇宙は三次元だと考えられてきました。しかし、実際には四次元球体の表面、三次元球面S3だった。自然な仮説に思えます。もちろん、宇宙の姿は誰も観測したわけではありませんので、三次元球面S3以外のモデルもあるそうです。が、最もシンプルな三次元球面S3が素人の自分にはわかりやすい。ビッグバンは四次元空間で始まったのですね。もちろん仮説です。別に五次元以上の空間でも構いません。
2025年(令和7年) 6月21日 -No.33/10-
現在では心臓の停止が人の死ではなく、脳の無反応が人の死の判断基準です。医療技術が発達したことにより人工呼吸器を使うことで脳幹の機能が停止しても生理学的には生きた状態を維持できます。日本では臓器提供の意思を示した人に脳死判定が適用され、死と見なされます。臓器移植しか治療の道が残されていない患者は、脳死状態の人から健康な臓器を提供してもらうことで回復することができます。
しかし、脳死状態の人の活用方法はそれだけではありませんでした。５月１日発行のScience誌の記事の紹介です。
脳死状態の人（生理的に維持された故人、physiologically maintained deceased、以下、PMD）は医学研究においても非常に価値が高いことが知られています。先端的な医学研究では多くの動物モデルが使われますが、遺伝子治療や異種移植などは人間の体を使う以外に有効性や安全性を確かめることができません。通常は、臨床試験の第１相試験として、健常なボランティアを募集して安全性を確かめますが、異種移植などは不可能です。
遺伝子治療は遺伝子をウイルスベクターや脂質ナノ粒子で投与し、遺伝病を治療する方法です。アンチセンス核酸医薬品、遺伝子の置き換え治療、CRISPRを利用した遺伝子編集などの技術があります。その重大な副作用に、狙った遺伝子以外の遺伝子に作用してしまう可能性（off-target effect）があります。この副作用の検証はゲノムが違う異種の動物を使うことはできず、人を使うことしかできません。
PMDからの臓器移植は数が限られ、移植の機会を待つ患者が長い列を作っています。そのため、一時的にせよ臓器を提供するために家畜の豚が選ばれ、副反応が少ないように遺伝子を改変され移植用の豚として高い衛生環境下で飼育されています。異種移植と呼ばれますが、医療技術として完成度はまだ低い。この技術もPMDを使うことで研究が進むと考えられます。
もう一歩進めると、新薬の研究でもボランティアに頼る臨床試験では、安全性の検査が血液検査など、非侵襲的な検査しかできないこと、ボランティアに重大な影響が出るリスクがあることなど、問題があります。そのためにPMDを活用することで新薬の開発が促進されることが期待されます。
死人を使った人体実験。PMDを臨床研究に使う行為はモラル的に受け入れられるのでしょうか。PMDからの臓器移植も社会的なコンセンサスを得るために長い道のりがあり、法的な整備もなされて、今、実行に移されています。PMDを使った臨床研究も同じように生前の本人意思の確認や親族の同意はもちろんのこと、臨床研究の内容やその適格性についても第三者による検証が必要です。また、PMDを使った臨床研究はPMDを維持するための高度な医療設備を試験期間中、占有することでもあります。さらに言えば、PMDで得られた安全性や有効性のデータがどのくらいの信頼度があるのかはこれから検証されることになります。これらのうちには、今いる患者を救うのか、将来の多くの患者を救うのかという選択も含まれます。
医師の育成には献体が必要で、すでに社会的に定着しています。同じようにPMDになったときに他の人の役に立つことが社会的に受け入れられる社会になりつつあります。将来、PMDの基準が拡大され、安楽死の志願者や死刑囚もこれに含まれるかもしれません。我々は死しても人様の役に立つことができます。できることならPMDになる死に方を選びましょう。
2025年(令和7年) 6月28日 -No.34/10-
４月１９日にマルタ島に上陸した人々のことをグリーンサハラの子孫ではないかと書きました。8000年前のことです。マルタ島に上陸する航海技術をに持っていた民族はその後も漁業や貿易で活躍したのではないか。特に北アフリカは農業ができない痩せた地であったので海に生活を求める必要があった。その民族の候補が私的にはフェニキア人でした。アルファベットの元を文字とし、北アフリカのカルタゴやスペインのカディスを拠点に繁栄しました。もう一つ、今のイスラエルであるカナン地方です。
カナンにフェニキア人が拠点を持っていた紀元前1200～1000年前はユダヤの民が入植する少し前で、その後、紀元前800年頃にソロモン王がユダヤ王国を建てて繁栄しました。聖書にはカナンの地はユダヤ人にとって約束された地であり、その原住民カナンの民は排斥せよと神が命じました。ユダヤ人はその命令を実行してフェニキア人を含む原住民族を排斥し、追い出したのです。
前置きが長くなりましたが、マルタ島とフェニキア人の繁栄には5000年の隔たりがあります。直接結びつけるのは無理でしょうね。今回紹介するのはフェニキア人ゲノムを調べた報告です（Science news、4月23日）。
結論。フェニキア人は、文化的な特徴はカナンの民族の影響を受けているが、ゲノムを調べたところ、出自はバラバラである。
フェニキア文化は死後、火葬する文化でした。したがって、古いフェニキア文明を担った人々のゲノムは謎のままです。ユダヤやローマ帝国の影響で土葬するようになった遺体が今回のゲノム情報の提供者です。通常、民族は特徴づけられるようなゲノム構造を持っているのですが、後期フェニキア人にはありませんでした。フェニキア人は、カナンからはユダヤ人に追われ、カルタゴやカディスはローマに滅ぼされてしまいました。というか、もともと、あちこちの出だったので出身地に逃げ込んでローマ帝国の支配下に入ったのではないでしょうか。
このような歴史を調べていたら、当然の感想を持ちました。現代も米英という神がユダヤ人に約束の地を示し、ユダヤの人々は原住民パレスチナを追い立てています。歴史は繰り返すのですね。
2025年(令和7年) 7月5日 -No.35/10-
過去の指標について長期的に調べた報告はあまりありません。今回は5.4億年前からの地磁気の強さと大気中の酸素濃度を比較した報告（Nature News、6月13日）がありましたので紹介します。
驚くことに、この2つの推定値には相関がありました。地磁気はマグマが冷えて固まるときに、その時代の地磁気の強さと向きに応じて火成岩の中に記録されます。酸素濃度は地中に保存されている炭素や金属元素の沈殿比などから推定することができます。
さて、その傾向です。地磁気の大きさは5.4億年前から徐々に大きくなっていますが、途中、3.3億年前に急激に高くなり、2.6億年前には急激に落ち込みます。ちょうど、パンゲア超大陸ができ、分裂が始まる頃に相当します。時代区分で言えば石炭紀からペルム紀です。その後、ジュラ紀に小さな谷があり、白亜紀からは激しく変動していますが、ほぼ一定の値に落ち着いています。白亜紀からの変動は時代が新しいために単純にサンプルが多いためかもしれません。
一方の酸素濃度です。カンブリア紀初期には7％程度しかなかったのですが、徐々に上昇し、3.8億年前には現代と同じ20％に達し、さらに増加して2.7億年前には32％に達します。その後、急激に低下して2.4億年前には20％になります。その後の中生代には徐々に高くなり、白亜紀の終わりには25％に達します。新生代に入ると徐々に低下して現代は20％です。石炭紀からペルム紀の山は、地磁気の山よりは緩やかですが、目立ちます。このころはシダ類を中心に植物が繁栄し、腐る前に地中に埋もれて炭素が地中に閉じ込められたことから大気中の酸素濃度が高くなったと推定されています。
残念ながら２つの値が相関する理由はわかりません。偶然なのか、それとも片方がもう片方に影響するのか。地磁気は地球のコアの活動によって変動します。一方、酸素濃度を決めるのは地表の植物の活動とされています。地表の酸素濃度が多少変動しても地磁気に影響するとは思えません。地磁気は太陽風などの粒子線から大気を守っているとされています。また、コアの運動は大陸の集合離散に影響しているかもしれません。その時に植物プランクトンが繁栄しやすい環境が生まれるのかもしれません。
大気中の酸素は25億年前、シアノバクテリアの活動で初めて地球表面に現れました。カンブリア紀初期の7％という酸素濃度は大型の生物が成立しうる最低の酸素濃度だそうです。両者に関係があるのだとすれば、地磁気は高度な生物が誕生した原動力の一つといえるでしょう。
2025年(令和7年) 7月12日 -No.36/10-
人類の従妹ともいえるネアンデルタール人とデニソワ人。ネアンデルタール人はたくさんの遺跡や化石が見つかっていますが、デニソワ人はシベリアとチベット高原の洞窟で見つかっただけです。今回、なんと海の底から見つかりました（Science news、4月10日）。
発見の物語も興味深い。2008年、南台湾のアマチュア化石ハンターが台南市で買い物をしているとき、奇妙な骨とう品を見つけました。澎湖海峡（Penghu Channel）の底引き網で見つかったもので漁師が持ち込んだという。人間の下顎だと気づいたハンターでしたが、現代人の顎とはだいぶ違っていたので、のちに台湾の自然史博物館に寄付しました。
下顎の化石はPenghu 1と名付けられ、2015年にデニソワ人の特徴を持った下顎として報告されました。日本の総合研究大学院大学の蔦谷先生がこの骨に目を付け、歯の中からタンパク質を取り出し、アミノ酸シークエンスを決めました。この配列から、Penghu 1はデニソワ人の下顎と同定されました。古代タンパク質で解析されるアメロゲニン。歯のエナメル質の形成に関与するタンパク質で、エナメル質に大量に含まれているタフなタンパク質です。Y染色体にコードされることから男性しか持っていません。
過去にもラオスでデニソワ人候補の化石で解析されましたが、熱帯の気候のためかDNAもずたずたで、アメロゲニンからはホモ属としかわかりませんでした。
骨とう品店で売られていたものですから、通常の化石が持つ埋没していた周辺の情報がありません。そのため年代もわかりませんでした。澎湖海峡は水深が浅いので氷河期には陸地になります。デニソワ人は40万年前から3万年前に生存していたと考えられますので、19～13万年前もしくは7～2万年前の氷河期に海峡の底に住んでいたと推測されます。
氷河期の大陸棚には多くの人類の生活の遺跡が眠っていると考えられます。が、残念ながらそこからサンプルを引き上げることはできません。今回は奇跡的に回収され、デニソワ人が寒冷な高原だけでなく、海の近くでも生活していたことが分かりました。デニソワ人は現代人やネアンデルタール人とも交雑していたことが分かっています。特に現代人では東南アジアから南太平洋の人々のゲノムにデニソワゲノムの断片が見つかります。ユーラシア大陸の西でネアンデルタール人、東ではデニソワ人が住んでいたのでしょう。日本でも見つかるかもしれませんね。
2025年(令和7年) 7月19日 -No.37/10-
グーグルマップやグーグルアースなどのサービスを使って航空写真から森の中や平原に何やら特徴的な地形を探したことはありませんか。円形の地形があれば大規模な火山活動や隕石の落下によるクレーターであるとか、まっすぐな隆起が人の作った土塁ではないか、など、いろいろ想像をかき立ててくれたものです。この前書きでも何度か紹介しましたが、地上からは見えなかった古代遺跡とか古い川の流路など、考古学的な発見にも貢献しています。
それをコンテストにしたのがOpen AI社。「誰でも考古学者」と銘打って、The OpenAI to Z Challengeを宣言しました。アマゾンの森林地帯に古代遺跡をAIで古代遺跡を探すというプロジェクトです。AIはOpenAI社が提供。優勝者には25万ドル。このコンテストに賛否両論です（Science news、7月10日）。
反対するのは原住民の団体や原住民を支持する団体、そして、原住民と契約して考古学的探索を行ってきた研究者団体。事態を重く見たブラジル政府もOpen AI社に質問状を送りました。コンテストによって情報が公開されると心無い観光客が襲来し、原住民の生活環境が破壊され、資源や考古学的な遺品が持ち去られるのではないか。また、研究者は今までコツコツと集めて学術研究の成果としてWebで公開した情報へのタダ乗りではないか。
Open AI社はアマゾンの失われた黄金都市（lost city of Z）の映画などに象徴されるアマゾンの神秘を会社のコマーシャルに使っているとか、コンテストを開発し、そのプログラムを入手することで持っているソフトの改良に資するなど、企業的な面からの批判も相次いでいます。
しかし、逆にこれを好機ととらえる意見もあります。今後、AIを使って地理や地形の情報から考古学的な探索するのは避けられない。問題視するトレジャーハンターは、コンテストのあるなしにかかわらず、AIを使った調査情報を入手するはず。また、コンテストにより、アマゾンの考古学的な解析が一気に進むだろうと期待しています。
わたしも後者の意見に賛成です。コンテストが開かれた形で実施されれば、隠密裏に遺物を独占しようとするトレジャーハンターの計画をとん挫させますし、なにより、AI技術が進歩すれば遺跡調査以上の応用が可能だろうと思うからです。
2025年(令和7年) 7月26日 -No.38/10-
地球の歴史では数回の全球凍結（スノーボールアース）時代があったと推測されています。地球の北極から南極まで凍り付き、平均気温が－50℃に達したとされています。このような時代を生物はどのようにして乗り切ったのでしょうか。分子化石の証拠が報告されました（Science誌、7月17日）。
最後の全球凍結は6億5100万年～6億3500万年前です。地層としては7億2000万年～6億3500万年前のものがオマーンで掘り出されており、2回の全球凍結の記録が残されていました。研究者はオーストラリア西部で掘り出された1700mに及ぶボーリングコアに着目。そこで白い地層を選んで、通常、黒く見えるバイオマーカーを見つけました。
ボーリングコアは油田調査で掘り出されるもので、潤滑油として鉱物油を使います。鉱物油は原油、すなわち、バイオマーカーの塊ですので、鉱物油を丹念に取り除き、残されたサンプルを解析しました。標的とするバイオマーカーはコレステロール。細菌、藻類、そのほかの真核生物で構造が違います。数億年の期間、地中に埋もれていたため、かなり分解も進んでいますが、感度の高い質量分析によって、分解物を同定することができました。
最後の全球凍結の地層の上部には微生物からなるバイオマットがあり、その下に細菌由来の層がありました。この層はシアノバクテリアと考えられ、氷の上で生存していたシアノバクテリアが海に落ちて積もったものと考えられました。
つまり、全球凍結時代に生きていた生物のほとんどはシアノバクテリアだったということです。藻類はいてもわずかだと考えられました。化石の証拠から藻類は10億年以上前に進化したと考えられています。しかし、誕生してから4億年の間はシアノバクテリアの陰に隠れていたか、全球凍結時代に大絶滅したと考えられました。
最後の全球凍結のあと、生き残っていた藻類は大繁栄し、大気に酸素を供給し、エディアカラ生物の繁栄と、その後の多細胞生物の時代をもたらしました。先のオマーンのサンプル中には2回の全球凍結とその間の温暖期のバイオマーカーが含まれています。温暖期には藻類と初期の動物の証拠があるので、最後の全球凍結後が唯一の藻類の発展期であったとは言い切れません。オマーンのボーリングコアはオマーンの石油会社が保有し、公開されていません。研究者は独自にボーリング調査を計画しています。
前に紹介した報告では全球凍結時の大気中の酸素濃度はすでに6％程度あったとされ（8億年前）、カンブリア紀の7％とはあまり変わりません。思うに、酸素濃度ではなく、藻類が提供した豊富な有機物が多細胞生物の繁栄に結びついたものと思われます。全球凍結の記録は20億年前と7-6億年前の4回しかありませんが、そのあいだにも何度かあったのかもしれません。最後の全球凍結により氷河が地層を削ったので、その間の生物に関する情報は不足しています。
2025年(令和7年) 8月2日 -No.39/10-
2023年2月6日、トルコのシリア国境近くでマグニチュード7.8の地震が起きました。この地震で多くの建物が倒壊し、トルコ、シリア合わせて少なくとも59000人が犠牲になりました。しかし、この地震でスマートフォンが多くの命を救ったことはあまり知られていません（Science news、7月17日）。
Google社のアンドロイドOSに組み込まれたShakeAlertです。地震の揺れを感知するこのシステム。最初の地震では50万人以上が警戒メッセージで命を守り、9時間後に起きた余震では400万人が命を救われたということです。地震の揺れが来る数秒から1分近く前に警戒メッセージが届いたためです。
携帯電話が地震の揺れを感知し、その内容を電波や光ケーブルでデータセンターに送り、そこで地震であると解釈され、位置情報をもとに震源地の周りのスマートフォンに一斉にメッセージを送る仕組みです。これが地震波より速くスマートフォンに届いたわけです。さらに、1回目の揺れで有用性に気づいたユーザーは余震ではより確実に退避することができました。
システムは2018年にGoogleによって開発され、2021年からアンドロイドに組み込まれました。スマートフォンは歩行や落下などの揺れを感知するセンサーが組み込まれています。これらの揺れの情報から地震波と思われる揺れを感知するとデータセンターに情報が送られます。スマートフォン1つでは確実性が高くないのですが、一度に数千のスマートフォンから情報が送られてくれば、かなり確実な情報となります。
ShakeAlertが搭載されて以来、1279回の地震を検出し、98カ国の数百万の人が警戒メッセージを受け取りました。このうち、間違いだったのは3回だけ。激しい雷雨による揺れでした。アンケート調査では84%の人がこのシステムを信頼していると答えています。
ただ、先のトルコ・シリア地震では震度から推定したマグニチュードが実際よりかなり低いことが分かりました。開発者はそれまでのデータを解析し、地震の規模をより正確に把握し、直ちに行動、警戒の2段階のメッセージを送るアップデート版を開発しました。実際にイスタンブール付近で発生したマグニチュード6の地震でその正確性が証明されました。
スマートフォンの地震予知システムが機能するのは大陸内部で発生する地震です。震源地が海であることが多い日本ではあまり役に立ちそうにありません。しかし、スマートフォンのセンサーを使ったビッグデータ解析が即時に役に立つんだと改めて認識しました。日本で聞くビッグデータ解析は事が起きてから何日もあとで発表されることが多い。このようなシステムが欲しいものです。
来週から２週間夏休みを取ります。次回の発行は８月２３日の予定です。
2025年(令和7年) 8月23日 -No.40/10-
Nature誌5月1日号に人々の幸せを測定する方法について論文がありました。何を幸せと思うかは個々人で異なっていますし、民族や文化によっても異なっています。しかし、人間に共通と思われる幸せの基準があるに違いない。
論文では万国共通の幸せの尺度があればより良い世界を作る決め手になると推論しますが、実際問題として、尺度はたくさんあること、客観的な尺度もあれば主観的な尺度もあること、多くの言語で共通尺度を表現することの難しさ、大規模なアンケート調査を行う困難さが論じられていました。
実際に著者らはthe Global Flourishing Studyを2022年からスタートしており、2027年まで実施すること、22カ国から200,000人以上のデータを集めること、質問数が109もある追跡アンケート調査を実施中ということでした。22カ国の人口は人類の半分に達します。人間関係および社会性、生活の満足度、有意義な活動、幸福感、および不安に関するデータが年齢、性別などと関連付けて解析されます。
私の今までの知見からは、20世紀後半から、人類はだいぶ幸せになっていると思います。例えば、世界銀行の資料によると、1日3ドル以下の収入しかない人は、1990年には23億人いましたが、2025年の推計では8億人に減っています。
思うに、この最大の推進力は科学技術の発展であり、政治や経済の力はそれほど大きくないと考えています。政治はいまだに難民という貧困者を生み出していますし、経済は格差を拡大しているからです。科学雑誌でこのテーマを扱うということは、今後も科学技術の発展が人類の幸福度を上げると一般的に考えられていることの反映と思います。
とはいうものの、科学技術は主に生活の物質的な充足を後押ししています。中世では常に物質的に欠乏し、将来の生存に不安がありました。現代は平均すればそれほど欠乏しない世界になってきたと考えられます。しかし、GDP的な幸福の尺度では世界の人があまねく幸福になるためには地球の資源は不足しそうです。今後は科学技術も精神的な充足を達成するような方向で貢献すべきでしょう。幸福度の調査もインターネット上のデータや意見をあまねく収集するような方法で正確さも上がることと思います。
2025年(令和7年) 8月30日 -No.41/10-
氷期の間氷期が訪れた250万年にわたって、海水面は上下しました。特に、東南アジアの島々は、時にはつながり、時には孤立しました。ボルネオ島やジャワ島はマレー半島の一部になることもありました。この一帯をスンダ大陸（Sundaland）と呼びます。化石の残りにくい熱帯地方ですが、5月の Quaternary Environments and Humans誌に4つの報告が載りました。7月15日のScience Newsの紹介です。
スンダ大陸の住人といえば直立原人（Homo erectus）です。最初に火を利用し、アフリカからユーラシア大陸へと拡散したホモ属です。スンダ大陸には100万年前にやってきました。その遺物は思いがけないところから発見されました。
2014年～2015年にジャワ島の北側の海岸に人工島を建設するために500万立方メートルの土砂が海底から引き揚げられました。この土砂に目を付けた工事のコンサルタント。化石の探索の許可を港湾管理責任者にお願いしました。数か月で12種の脊椎動物、6300個の化石を見つけました。パンサー、カメ、サイ、象、およびコモドドラゴン、サメやエイの歯などです。その一つはホモ属の頭蓋骨でした。
膨大な資料を前に、コンサルタントは本来の仕事をしながら母国オランダの研究者に協力を求めました。化石は146,000～131,000年前のものと同定されました。そしてホモ属の頭蓋骨は直立原人、すなわち、ジャワ原人とよく似ていました。
つまり、アジア大陸では直立原人がネアンデルタール人やデニソワ人に駆逐されたころ、スンダ大陸ではまだ直立原人が狩りを行っていたと考えられました。得られた骨の化石には小さな切り傷などの肉を削り取った跡や骨髄を得るためにつけた傷が残っていたのです。ウシ科の動物の顎の骨には舌を切り取った跡まで残されていました。
スンダ大陸で直立原人がかなり最近まで狩りをしていた証拠から、フローレス島の小人族Homo floresiensisが100,000～50,000年前まで生存できた理由も納得できます。
海底から見つかった化石が大きな情報をもたらしました。今後、インドネシアは経済発展を続けるでしょうから巨大な開発プロジェクトが目白押し。今後は研究者といえども海底の考古学的証拠を得るために巨大デベロッパーと組む必要がありますね。
2025年(令和7年) 9月6日 -No.42/10-
世界で最も古い都市（村？）遺構はアナトリア、現在のトルコにあります。紀元前8000年～6000年（8000～1万年前）の遺跡チャタル・ヒュユクは、トルコの南アナトリア地方にあります。アナトリア最古の集落跡で、人類が定住して農耕による生活に適応していくプロセスを示す歴史的・文化的価値の高い新石器時代の遺跡として有名です。
チャタル・ヒュユクの社会は遺跡の発掘調査から母系社会であると推定されています。文字のない時代ですから、権力を体現する女性をかたどった像が残されていることなどの状況証拠です。でも本当はどうだったのでしょう。古代ゲノムの解析から重要な情報が得られました（Science誌、6月26日）。
チャタル・ヒュユクの家は日干し煉瓦から作られており、数百の家が集落としてまとまっています。床下にはこの家の人と思われる遺骨が発見されています。ゲノム情報はこれらの遺体133体で解析され、家系図が作られました。
埋葬されていた遺体は親戚関係にありましたが、母親を中心とした親族から形成されていました。母から娘、叔母から姪といったように女性の系列が作られました。近くの村の遺構でも同じ関係が認められており、古代アナトリアでは母系社会であったと考えられました。
一方で農耕技術は8,500年前からヨーロッパへと伝播していきました。ヨーロッパは男系社会です。なぜ、女系から男系へ変化したのか謎です。
同じ頃の西アナトリアの古代ゲノム30体を解析した研究では人の移動は単純ではなく、複雑なことが分かりました。以前の学説では進んだ農業技術を持った集団が西へ向かったと考えられていましたが、その前に交易があり、土着の人は古代アナトリア人と交雑しながら農業技術を少しずつ取り入れた様子が分かりました。
すでに調べられている各地の古代ゲノムと比較すると部分的に近縁の配列があり（すなわち交配の証拠）、それが時には地理的に数百kmも隔たった場所であったりしました。文化（生産技術や道具など）は固定される傾向が強いが、人の動きはそれよりも速い。今まで考えられているよりも偶発的で混沌とした交流が創造的な共同体を形作ったことが分かってきました。新しい技術をもたらした人が歴史時代の神話になったのでしょう。人の移動を古代ゲノムでひも解くことで、前史時代が歴史時代へと近づいていくと思われます。
2025年(令和7年) 9月13日 -No.43/10-
1755年11月1日、ポルトガルのリスボンはヨーロッパでは最大級の地震に見舞われ、85%の建物が崩壊する被害を受けました。その日は万聖節でたくさんの人が訪れていて、犠牲者は数万人に及んだとされています。被害の様子から地震の規模はマグニチュード8.7と推定されました。この地域には火山活動も沈み込み帯もなく、その原因は長い間謎でしたが、Nature Geoscience 誌に沈み込み帯形成の先触れだとする報告が出ました（Science誌、8月25日）。
大西洋は新しい海で、三畳紀に超大陸パンゲアが裂け始めて以来、年に2.5cmのスピードで拡大を続けています。太平洋のように古い海では沈み込み帯が形成されて火山帯（ring of fire）を形成します。太平洋沿岸では世界の68%の火山が集まっています。大西洋も拡大を続けるとやがて大陸との縁に沈み込みはじめ、「環大西洋火山帯」が形成されると予想されています。
ポルトガル沖は平たんな海底（the Horseshoe Abyssal Plain、ホースシュー海台）ですが、最近の地震学のデータから地下ではマントル方向に250kmも沈み込んだ塊が発見されていました。そこで発生した地震の震源地は20km以上の深さで、通常の地震に比べて2倍以上深い。
これらの事実からコンピュータシュミレーションを行い、イベリア半島沖では地殻の下にあるマントルがはがれてマントル深部に落ち込んでいるというモデルが最も観測結果に合っていました。通常は上部マントルの上に地殻が載っている海洋プレートですが、ホースシュー海台の地下ではほぼ２つのプレートが同じ方向で近づいて押し合い、大きなストレスがかかっていると考えられました。
しかもこの場所では玄武岩性の海洋地殻が薄く、マントルがむき出しに近い状態です。これは大陸が裂けたときに十分なマグマが供給されなかったためです。地殻が薄いためにマントルに海水が滲みこみ、もろい蛇紋岩に変質しました。この部分から密度の高いプレート下部が地殻からはがれて沈み込んでいるのです。そして1755年の大地震は最初に地殻からマントルがはがれて起こった地震であると仮説を立てました。
沈み込み帯が形成される最初の兆候。これは人類がいまだ出会ったことのない現象です。実はイベリア半島とアフリカの間にあるアルボラン海を取り囲む弓状造山帯はジブラタル弧と呼ばれ、西方向に力が作用して形成されています。大西洋側で大西洋の沈み込み帯は遠くない将来に形成される。そして、大西洋は縮み始め、次の超大陸へと閉じていくと予想されています。
2025年(令和7年) 9月20日 -No.44/10-
現在、我々の目に映る生物は多細胞生物です。もともと単細胞生物として誕生した生物ですが、20億年前から多細胞生物が出現し始めました。ほとんどが植物や菌類にみられる多細胞生物ですが、動物でも１回だけ、多細胞生物化が起こり、その多細胞動物を起点に現在のすべての多細胞動物が進化してきたと考えられています。8月28日のNature誌の特集記事からです。
多細胞動物を作り出すための準備は単細胞生物の頃から始まっていました。単細胞真核生物のなかで光合成をおこなわないものの一部は条件によって集塊を作ります。生物のゲノム解析が進むとこれらの単細胞生物は多細胞動物しか持っていない遺伝子の類似品を持つことが分かりました。培養が可能で、条件により多細胞化する生物が研究対象となり、多細胞生物化のメカニズムが解明されつつあります。
多細胞生物の祖先と思われている単細胞真核生物にはどのようなものがあるのでしょうか。
まず、襟鞭毛虫（Choanoflagellate）。一本の鞭毛をもった細胞で、単細胞生物の中では動物に最も近いとされています。そのなかでもSalpingoeca rosettaはもっともよく研究されています。Rosettaはバラの花状の意味ですが、この生物は６億年前に多細胞動物から分かれたと考えられています。単細胞状態で増殖しますが、何らかの刺激があると鞭毛を外側に集合した集合体（rosetta形成）を、増殖しながら形成します。そのシグナルはよくわかっていませんが、餌となるある種の細菌を培養液に与えたときに初めてこの現象が見つかりました。また、通常は筒状の単細胞生物ですが、狭い所に入れるとアメーバ状に変形し、這いまわるようになります。
2000年代前半から襟鞭毛虫は細胞間接着や細胞間シグナル伝達に関係する遺伝子を持っていることが分かっています。残念ながらその遺伝子の機能を調べるための組換えDNA技術は2018年まで開発できませんでした。その後、細菌を加えることによって働く遺伝子やシグナル伝達のためのチロシンキナーゼなどの解析が進められています。
次にフィラステレアです。Capsaspora owczarzakiが研究されています。この生物は糸状仮足を持ち、培養液の底を這いまわります。また、餌粒子を捕食に関与していると思われています。先ほどの襟鞭毛虫から2億年程前、すなわち、多細胞動物の系統からは8億年前に分岐したと推測されています。この生物は襟鞭毛虫が持っていない細胞接着遺伝子、インテグリンを持っていました。通常はアメーバ状の単細胞生物として増殖しますが、環境変化によって細胞が集まり、巨大な塊を形成します。まるで粘菌のようです。このとき、多細胞動物性の遺伝子群が発現することが分かっています。それぞれの機能については解析の途中です。
少し長くなってきましたので、残りは来週、紹介しましょう。次は初期発生を思わせる集合体形成をする単細胞生物です。
2025年(令和7年) 9月27日 -No.45/10-
生物の歴史の中でも重要な進化。多細胞動物が生まれたその仕組みは？8月28日のNature誌の特集記事を紹介しています。
まず、多細胞動物という言葉から。多細胞生物の代表例は藻類や粘菌、植物、菌類（キノコが分かりやすい）です。これらはそれぞれ独自に多細胞化を達成しました。が、それは単に個々の細胞が多糖を基本構造とした基質に包まれた多細胞生物と考えられます。ですから、ちぎれても死ぬことはない。しかし、動物は違います。体の一部がちぎれたら個体としての死に至る可能性があります。動物はコラーゲンを中心とした基質に細胞を包んで、多細胞化を達成し、しかも、細胞は多様に機能分化をし、かつ、相互依存的に連絡しています。
これらに必要な遺伝子群を多細胞動物化遺伝子とでも命名しましょう。前回はその遺伝子がすでに単細胞生物の時に準備されていたという話をしました。すべての単細胞生物ではありません。限られた生物種から多細胞生物は１回、進化し、そしてその生物が現在のすべての動物の起源になったと考えらえています。
さて、動物に近い単細胞生物の紹介を続けましょう。
襟鞭毛虫の一種、Choanoeca flexaです。この生物はカップ状の集合体を作ります。驚くことに、このカップは明暗の刺激に反応して裏返るのです。残念ながらこれ以上のことはわかっていません。潮だまりの過酷な環境下で生き延びる方法の一つと考えられています。
次はイクトスポレア（ichthyosporeans）の一種、Sphaeroforma arcticaです。イクトスポレアは、主に水棲環境で見られる一群の原生動物で、魚類やその他の海洋動物に寄生または共生しています。S. arcticaは培養していると数%が集合体を形成します。その集合体形成は細胞が寄せ集まる仕組みではありません。細胞分裂なしで核だけが分裂。細胞の成長とともに核は細胞膜の直下に移動し、ちょうどよいサイズになると、細胞質が分裂して集合体になります。このような分裂方式は昆虫の初期胚形成で見られる現象です。イクトスポレアは10億年前の生物です。この分裂を制御する遺伝子はまだわかっていません。
最後に紹介するのもイクトスポレアの一種で、Chromosphaera perkinsiiです。S. arcticaと同じ球形の単細胞生物ですが、S. arcticaと違った増殖方法で多細胞になります。C. perkinsiiは急激に細胞分裂して多細胞化することがあり、その時は30時間ほどで1000個ほどの細胞塊になります。2分裂した細胞がそのまま2分裂して、と10回分裂するとこの数になります。しかも、細胞塊の外側と内側とで２種類の細胞に分かれます。このような細胞塊は哺乳類の初期胚の発生時、桑実胚にみられる特徴です。
哺乳類、昆虫の初期胚での細胞分裂の特徴を持つ細胞塊が10億年前に誕生していたことは驚きです。この分野の研究者は少なく、遺伝子組換え技術による解析も生物種ごとに開発する必要があります。しかし、単細胞生物期に行われた奔放な多細胞化の実験が、のちに多細胞生物が出現するための原動力になったのは間違いないと思われます。
2025年(令和7年) 10月4日 -No.46/10-
9月25日発行のNature誌の社説は大学の意義についてでした。題して「大学は台風の目の中。生き残りをかけた刷新を」（Universities are in the eye of a storm: they must innovate to survive）てな具合でしょうか。
現代の高等教育の象徴である大学の起源はモロッコのFez市にあるAl-Qarawiyyin大学で、９世紀に開校以来、ずっと運営されています。大学はヨーロッパで発展し、高等教育だけでなく技術革新の場になりました。1950年代に600万人だった学生は2023年には2億6千万人に急増しています。科学技術を中心とした革新を生み出す大学は国家の将来を決める重要な投資であると解釈され、先進各国ではその規模が急拡大しました。
しかし、現在、採算度外視で運営されてきた大学が批判の対象になっています。貧しい人々に対する福祉を置き去りにしたまま、大学に投資する意味はあるのか、また学際的な自由な雰囲気が政治家にとって気に障る存在になったようです。大学は政府からの資金だけでなく、自前でも資金を集める必要があり、よりビジネス的に運営され、学生とその家族に運営費を要求するようになりました。
要するに大学の急成長は社会が寛容である域を超えてしまった、だから大学は規模の拡大や繁栄を目標とするのではなく、もともとの存在意義であった、革新的な技術やアイデアを生み出す機関として、また、その人材を育成する組織として舵を切らねばならないと主張しています。
大学とは基礎研究の場であり、研究を通じて人材を育成する仕組みを教育としています。そのため、大学生は４年間のカリキュラムの前半は広範な知識を身につけることに主眼が置かれ、その基礎の上に、後半では先端技術、知識を整理したうえで課題を定めて研究活動を行うようにカリキュラムが組まれます。この後半部分がそれまでの高校までの教育との大きな違いです。
大学が行う基礎研究と企業等が行う応用研究、開発研究とは目的が異なります。基礎研究は知のフロンティアを拡大する作業であり、採算性は求めることができません。一方、応用研究、開発研究は採算性の枷を常に意識する必要があります。実際のところ、基礎研究に対し、その研究から何が生まれるのか、といった問いが多く出されますが、それは的外れな質問です。知のフロンティアを拡大することで応用研究、開発研究への手掛かりが増える。そこで採算性のある開発プロジェクトが可能になるのです。
これからの時代、すでに肥大化した知のフロンティアに対して大学が貢献できることは限られてきます。大学の存在意義はどの分野に人材を投入するかで決まると思います。
2025年(令和7年) 10月11日 -No.47/10-
今週はオルガノイドの特集記事の紹介です（Nature誌、9月25日）。
細胞はプラスチックシャーレの中で培養液を与えると増殖させることができます。単純に培養した場合、シャーレ（皿）の底に一層に増殖します。これを細胞シートと呼びます。培養技術が確立した60年前からこの方法で細胞培養が行われてきました。ここ10年ほどでゲル中で細胞を培養する技術が普及し、その場合、細胞は球状の塊を作ります。上皮系の細胞なら中が中空なボールになります。この状態だと1種類の細胞ではなく、数種類に分化したり、細胞の混合物の場合、生体組織に近い構造を形成することがあります。これをオルガノイドと呼びます。
オルガノイドは人の細胞からなるため、動物モデルでは再現できないヒト特有の生物活性を評価できます。また、より直接的にヒトに対する薬効や毒性を評価するモデルとして注目されています。さらには複雑な細胞間コミュニケーションが生物活性を成り立たせている生体組織のモデルとして、特に分子レベルでの解析に用いられています。
特集記事では女性の生殖組織からオルガノイド利用した研究、マウスでは再現できないヒトの初期発生の過程の分子的な解明、女性特有の病気の再現に焦点を当てています。その中から初期発生の話題を紹介します。
まずは胎盤形成。胎盤を形成するトロフォブラストのオルガノイドは初期胚を利用して作成しました。中空のボール型の形状をしています。これに子宮内膜上皮細胞のオルガノイドを混合するとき、着床モデルが作られる。胎盤は子宮内膜に侵入して母体から栄養分を取り込みます。実は子宮内膜に肺が完全に埋まるのはヒトとマウスだけの現象だということ。初めて知りました。他の哺乳類、類人猿も含めて初期胚は子宮内膜上に接着（癒着）するだけだそうです。
このとき、子宮ナチュラルキラー細胞（uNK細胞、uterine natural killer cells）が制御因子を分泌して反応を制御します。今のところ、着床モデルができた段階で、まだuNK細胞との混合モデルや胎盤腔のなかに胎児細胞を入れたオルガノイドはできていません。今後、体奥深くで進行する生命が始まるときの活動を試験管内で再現することができるようになるでしょう。
SFの世界では簡単にできてしまう試験管ベイビーですが、こんな地味な研究がスタートポイントです。
2025年(令和7年) 10月18日 -No.48/10-
タンパク質が遺伝情報から作られるときにRNAマシーンが活躍します。最後の段階、アミノ酸をリボソームに運ぶのはtRNA。短いRNAですが、遺伝暗号に符合するアンチコドンを持ち、アームの先にアミノ酸を結合しています。この装置はどのように進化したのでしょうか。8月28日のNature Newsからです。
アミノ酸はそのままではペプチドになりません。現在の細胞ではtRNAにATPのエネルギーを利用してアミノ酸を結合させる酵素があります。その代わりになる条件はないかと研究されてきましたが、最近、候補が見つかりました。それはパンテテイン（Pantetheine）というチオール基（-SH）を持つ物質です。細胞はエネルギー代謝や脂肪酸代謝を助けるCoA（coenzyme A、補酵素A）を持っていますが、その前駆体になります。
アミノ酸はパンテテインのチオール基と結合するとRNAと結合するエネルギーを得ます。tRNAのような一本鎖RNAの場合はあちこちにアミノ酸が付きますが、二本鎖RNAの場合、二重鎖を作るために端のリン酸基のみに結合するようになります。これが現在の細胞システムと同じもの。そして、硫化水素やthioacid存在下ではアミノ酸が結合し、ペプチドになることが分かりました。Thioacidとはカルボニル基にチオール基が２つ結合した分子です。
リボソームのような複雑な装置がなくとも反応が進むことが分かりましたが、遺伝情報には基づいていないため、ペプチドの配列はランダムです。次の課題としては遺伝情報とのカップリングですが、RNA自体が情報分子でもあるので手掛かりはありそうです。
遺伝情報の維持や発現には高エネルギー分子が必須ですが、そのヒントの一つが追加されました。パンテテインやthioacidのような物質が原生代の地球環境でどのように提供されたかも今後の課題です。
2025年(令和7年) 10月25日 -No.49/10-
火星探査機インサイト（InSight）が活動を停止してから約３年（2022年12月21日）、いまもデータの解析が行われています。そのうち、2つのニュースを紹介します（Science News、9月3日）。
1つ目は火星のマントルに関して。地球のマントルは高温で粘性の高い岩石と推測されていますので、火星のマントルも同じ状態であると考えられてきました。しかし、火星には初期の岩石が集合した状態が残されている可能性が示唆されました。地球ではプリュームテクトニクスによりマントルがかき混ぜ続けられていますので、マントルは均一な状態です。
これが事実なら地球のような岩石型惑星の形成過程を考え直す必要があるそうです。つまり、小石の雲が凝集して形成されたのではなく、比較的大きな凝集体が集合して形成された可能性です。そして、原初の惑星の状態をタイムカプセルとして残している可能性がある。そして、おそらくマグマオーシャンの時代に形成された固化したマグマも残されているはずと。
このような不均一な状態があるということから火星のマントルの温度は想像していたより低いはず。それは火星の火山活動が非常に弱いことと合致する。そして、それは中心にあるコアにも影響します。
火星のコアは液体状態であると推測されてきました。弱い地磁気（火星磁気？）がその証拠とされていました。しかし、インサイトが設置した地震計のデータを詳細に解析してみると、固体のコアが存在するようです。地球では固体のコアができたのち、地磁気が強くなったと考えらえており、これは地磁気の発生メカニズムを考え直す必要があるようです。
インサイトは火星内部を調べるために地震計を設置しました。ただし、1か所。宇宙船で運べる大きさなのでその性能も限られています。火星で起こる地震や隕石の衝突でおきる地震波を記録してきました。これらのデータから今回の研究が発表されたのですが、ノイズも多く、まだまだデータが足りません。なにしろ、検出ポイントが１か所しかないのですから。今後、送り込まれる火星探査機の活動が期待されます。
2025年(令和7年) 11月1日 -No.50/10-
今年のノーベル経済学賞はテクノロジーの発展が経済成長を支えた、そのメカニズムを明らかにした業績に送られました。例年ですと、科学的要素が少ない賞なので関心がなかったのですが、今回の業績についてはScienceInsiderの10月13日の記事を紹介します。
私の森羅万象の系譜でも18世紀以降は社会の発展が速すぎて、それまでの歴史とは書き方を変えています。18世紀以降、技術の発展が絶え間なく続いたために社会にも大きな影響を及ぼしたためです。それまでは文明は興亡していました。連続的に発展することはなく、新たな技術を軸に地域的な発展が起こりますが、やがて停滞期に入ります。そして、その社会を支えた政治体制が崩壊すると新たな技術も失われることになりました。
短い発展期と長い停滞期を繰り返してきた世界ですが、産業革命により、継続的な発展期に入りました。Mokyr氏はその萌芽を16世紀の啓蒙主義に求め、大衆が知識と技術により生活が良くなるという認識を持つようになったと説明しています。啓蒙主義は基本的人権についての主張と思っていましたが、科学的理解が急速に拡大した知的運動と位置付けられています。ヨーロッパでは啓蒙主義により宗教の軛から逃れた新たな市民が、技術を秘匿するのではなく共有することで、技術が発展し、産業が興り、その原動力である科学が社会に根付いたのです。
科学が技術の基礎になり、経済発展に結びつくという考え方はやがて国家戦略となりました。新たな技術はそれまでの技術を駆逐し、そのために産業構造が変化し、政府を支えた階層が没落する事態を招きました。そのため、多くの政府は旧産業を保護、延命する政策をとりがちです。既存産業が新参者による新たな技術によって駆逐されること、すなわちイノベーションによる創造的破壊（creative destruction）です。この現象を詳細に研究し、数学モデルを作り上げたのがAghion氏とHowitt氏です。1972年の業績です。
両氏の研究から創造的破壊で生み出される失業のリスクの軽減などの保守的な政策が提言され、政策と創造的破壊のバランスをとる必要性が見えてきました。各国の政府はイノベーションの促進と、創造的破壊によるリスク軽減を同時にとる政策を実行してきました。約半世紀にわたって医学やコンピュータサイエンスで多くのイノベーションが成功し、今日に至ります。これからも農業や環境、宇宙などでイノベーションが期待されます。
トランプ大統領の保守的な政策は科学におけるイノベーションにとって逆風です。バランスを既存産業側に置いた政策で中国との競争で優位を保てるのでしょうか。
2025年(令和7年) 11月8日 -No.51/10-
人類が農耕を始める6,000万年前、すでに農耕を始めた社会性昆虫がいました。ご存じの方も多いと思いますが、蟻とシロアリです。今回のトピックスの主役はシロアリ Odontotermes obesus（和名は不明）です。O. obesusはTermitomycesというカビを栽培しています。しかし、栽培の敵である別のカビの侵入をどうやって防いでるのか。Science誌の紹介記事です（9月25日）。
実験に用いた病原性のカビはPseudoxylaria。Termitomycesの畑を荒らします。また、シロアリ自身にも病気を起こします。そこで、飼育しているシロアリの畑にPseudoxylariaを植え付けることでシロアリがどのような反応を示すのか調べました。
まず、Termitomycesの畑の上にPseudoxylariaの菌糸の束を載せ、そこにシロアリを入れました。するとシロアリはPseudoxylariaを集めて畑の近くの土に埋めました。そのあと、Pseudoxylariaに触れていたTermitomycesを一掃し、同じように土に埋めました。シロアリは仲間のシロアリの死骸を土に埋める習性がありますので、その応用と思われました。Pseudoxylariaの汚染がごく一部である場合、汚染部位の周りのTermitomycesを取り除き、汚染部位を土で覆って除去しました。土に埋められたPseudoxylariaは窒息死するようです。
Pseudoxylariaは本当に窒息死するのか？ 研究者はTermitomyces畑の土に注目しました。すると、バクテリアサイズの抗菌物質が見つかりました。というか、おそらくシロアリに共生している細菌と考えられました。実際、シロアリの腸の抽出物に抗菌物質が見つかりました。シロアリはPseudoxylariaに対して耐性をもたらす腸内細菌と共生し、それはシロアリの巣の中で土壌に交じり、Pseudoxylariaを殺すのにも役に立っていると推測されました。
共生細菌を集団（分けずに）で作用させると、500種の真菌と800種の細菌に対して殺菌効果がありました。一方、分けて調べてみると、共生細菌の中にはPseudoxylariaに対して殺菌効果を持つ細菌が複数見つかりました。ということで、シロアリの畑の土は、共生細菌をたっぷり含み、多くの真菌、細菌に対して効果があるということを意味します。
人類の作物で病気を起こすのは真菌が7割、残り2割が細菌です。シロアリ畑から見つかる抗菌物質は人類の農業でも、たぶん、医学でも、微生物学的浄化法としても役に立つ可能性があります。
最後に、この記事を読んでいて、シロアリの行動は本当に本能だけなのか興味を持ちました。本能なら遺伝的に決まった行動です。これだけ複雑な営農を決まった行動だけでなしえるのか。長い進化があったとは思いますが、驚くばかりです。
2025年(令和7年) 11月15日 -No.52/10-
生命の起源については諸説ありますが、今までと異なった視点からアプローチする研究もありました。誰も知らない生命（アセンブリ理論が明かす生命とその起源 Sara Imari Walker著）の紹介です。
著者は理論物理学者です。そこで、生命現象を通常の物理化学的な法則から外れた存在と見なし、そのあり方をアセンブリ理論として定式化しました。視点は斬新です。複雑な生命活動は生命体が存在しない世界と別の世界を作り出します。すなわち、生命体は物理法則にしたがうけれども、統制された活動を行うという点で異なっています。具体的には物理法則ではあり得るすべての可能性が、生命体によって選択されると。
具体例を引用しましょう。山を滑るスキーヤーは物理法則に従っていますが、運動は制御されています。２本のスキー板はほぼ平行に滑り降りるでしょう。一方、滑り落ちるスキーは制御されていません。スキー板はあちこちにぶつかったり飛び跳ねたりして、同じところに到着することは稀でしょう。ロケットは重力に反して宇宙空間に飛び出しますが、物理法則の範囲内で運動します。一方、隕石は落ちるだけで、地球から打ちあがることはありません。すなわち、生命体は物理法則を知ることで通常起こりえない反応を引き起こすことができます。
生命体の活動は平衡状態から大きく外れた開放系でのみ、局所的に維持された秩序のなかで発揮されます。散逸構造の一例である生命体は、他の例、例えば台風とは自ら制御する点で異なります。
この見方は地球外生命体の発見に応用できます。現在の火星での生命体探査は地球型生命体の探索に限られています。生命体は物体を制御することを特徴とするアセンブリ理論に従えば、制御された運動、またはその結果の発見が、生命体が存在する証拠です。
アセンブリ理論では物理法則にしたがって変化するすべての物体を対象とし、その物体ができてきた経路と物体の存在数の２つのパラメータでアッセンブリ空間を形成します。その空間の中で存在数の多い領域はできてきた経路が短い物体が主で、すなわち、生命体が関係しない物体が属するでしょう。しかし、存在数が少なく、経路の複雑な領域では生命体の関与が疑われます。ロケットなどは典型的な例です。
経路の表現については具体的には記載がありませんでした。私の理解ではこんな式になるはずです。An＝Fl[An-1＋Bm]（ここで、添字n、m、lは自然数。F[ ]は結合させるなどの変化を促す制御体Constructorを意味します。）。すなわち、物体AができるにはAの前駆体An-1にBmが結合し、その結合を制御した（触媒した）物体Flを必要とした。酵素反応（Fl）によりAn-1に水素（B0）がくっついてAn分子ができた。人工衛星（An-1）にブースター（Bm）を付けてロケット（An）ができた。ロケットの場合のFlは具体的にはクレーンでしょうか？
この式でn、m、lをアセンブリ指数と呼び、経路の定量的な表現です。アセンブリ空間は存在しうる物体のアセンブリ指数と存在数の２次元空間になり、局所的な非平衡な開放系に属するすべての物質を表現することができます。どのくらいの物体があるのでしょうか。地球生命体の主要構成元素であるH、C、N、O、Sの5種類だけ、それも30原子以下で構成される分子の種類は10の60乗はあるという。ちなみに原子は118種類存在します。
この理論の生命の起源への応用についてはいくつか考えられます。長くなりますので、それは来週としましょう。
2025年(令和7年) 11月22日 -No.53/10-
「誰も知らない生命」（アセンブリ理論が明かす生命とその起源 Sara Imari Walker著）の紹介です。前回はアセンブリ理論の基本を紹介しました。今回は生命の起源への応用について紹介します。
アセンブリ理論では、生命体は物理現象を制御して、複雑な存在確率の低い物体を作り出します。もっとも、生命体自体が存在確率の低い複雑な物体です。物理的に起きうるすべての物体形成のうちの限られたものが、平衡状態から大きく外れた開放系で、局所的に維持された秩序を生み出すことができ、その中に生命体が誕生したと考えられます。
アセンブリ空間のなかで経路の数式An＝Fl[An-1＋Bm]を考えると、この経路は一つ下がる（-1）ごとに複数の枝分かれが生じることが分かります。もう一つ下がると、経路の分岐はかなりの数になります。ロケットの部品を考えてもらえればイメージがわくと思います。すなわち、生命体やその活動の成果である複雑な物体は多段階に及ぶ経路の歴史を持ち、その形成過程、もしくは進化の道は長い。
複雑な物体は、部品や制御体が十分にないと作れません。部品も制御体も局所的な系の中で常に自然に供給されるか、生命活動によって供給されなければなりません。すなわち、生命体の存在を支えるには特化したエコシステムが存在し、ロケットなどの技術は、テクノスフェアのような物体の供給体制、経済社会が必要です。
生命の起源を考える場合は、物体というより、分子を考えたほうが分かりやすいと思います。DNAやRNAの構成要素のヌクレオシドのn（アセンブリ指数）は15～19です。すなわち、A15～19に相当します。ヌクレオシドが多数つながったDNAやRNA分子はヌクレオシドの数だけnが増えることになります。これを触媒するDNAポリメラーゼはアミノ酸が少なくとも200個はつながっています。Fl[ ]のｌは200以上の数になります。
さて、生命の起源ですが、実験的にアミノ酸ができたとかヌクレオシドができただけでは不十分です。生命体を構成する原材料を大量に供給するエコシステムが必要で、ランダムな反応では間に合いません。アセンブリ空間の狭い領域で数千の分子を作り出す裾野ができて初めて生命体の高みが達成されます。生命ができるまでには原初の地球で起こりえた化学反応の一部が抜きんでて進み、大量にできた分子を土台に次の複雑な分子ができ、これを繰り返してダーウィン的複製体（ダーウィン的進化を持つ能力を持った分子または分子の集合）が出現した、というストーリーが描けます。ダーウィン的複製体ができた後もその材料は供給され続け、初期のダーウィン的複製体が進化、もしくは協働することで最初の生命体（LUCA）が出現したはずです。
この考え方からすると材料と十分な時間があれば生命体は作れそうです。実際にこの本の著者の共同研究者は生命体を出現させるためにいくつもの原始スープで化学反応を起こさせ、できた分子を片端から分析するという力技を行っているそうです。条件を少しずつ変えて十分な時間反応させ、できた数千種類の分子を解析していく。未知の生命体との遭遇は意外と試験管の中が最初かもしれません。
2025年(令和7年) 11月29日 -No.54/10-
「誰も知らない生命」（アセンブリ理論が明かす生命とその起源 Sara Imari Walker著）について、前回までにアセンブリ理論の基本をまとめました。アセンブリ理論は生命の起源を解明するために物体を再定義した理論です。アセンブリ空間のなかで物質が出現するまでの経路が数式An＝Fl[An-1＋Bm]（ここで、n、m、lは自然数）のようにあらわされ、nはアセンブリ指数と定義され、n、m、lが1からアセンブリ指数までの総和がアセンブリ経路と考えられます。
物体ができるまでの経路を数値化して表現するのはいいのですが、どのように計算するのかは具体的には不明です。今回はアセンブリ経路についての話です。
アセンブリ経路は簡単に言うと情報です。その物体が宇宙に出現するために必要な情報と考えることができます。例を挙げましょう。
細胞が遺伝情報からタンパク質を作る装置としてリボソームがあります。リボソームは半減期が5日から10日しかないので、絶えず作り直されています。地球上に棲むすべての生物が細胞当たり、数百のリボソームを持っていますので、数は莫大です。個々のリボソームの寿命が短いとはいえ、リボソームは地球上のほとんどの岩石より古い歴史を持っています。リボソームという物体はおそらく30億年以上の歴史を持っています。つまり、その歴史がアセンブリ経路です。もっとも初期のリボソームも地球の誕生から機能するまでにたどった経路は5億年近いでしょう。
どんな生物学的な物体も長いアセンブリ経路を持っています。ただし、その物体は絶えず作り直されていますので、個々の物体の寿命は短い。人間の体も同じです。10年前のあなたの体を構成する物質は今のあなたの体を構成する物質と大部分が入れ替わっているでしょう。しかし、あなたはあなたです。何が、あなたであることを保証しているか。それがアセンブリ経路であり、平たく言うと情報です。
生命を定義するこれまでのほとんどの試みは、細胞や遺伝子や散逸構造など、個々の物体に焦点が絞られてきました。しかし、生命体を定義するのは情報であって、構成成分として重要な物体ではありません。
生命体が作り出す様々な物体、例えばロケットもそれが宇宙に出現するためには情報（アセンブリ経路）が構成される必要がありました。それは設計図であり、重力に逆らって飛び上がる原理であり、それは人間がイメージとして作り上げたものです。アセンブリ経路はあらゆる物体に対して考えることができますが、物体以外のもの、例えば、言語、文明などにも当てはめて考えることができます。
新たなものを作り出すのは人間だけではありません。はるか昔、シアノバクテリアは酸素を作り出して地球環境を劇的に変えました。蟻や蜂などの社会性昆虫は地上や地中に複雑な巣を作り、ビーバーは川を堰き止めるダムを作ります。その形状は生命体の能力が決めますが、でき上ったものに対してはアセンブリ経路を持ちますので、アセンブリ理論で取り扱うことができると著者は言います。
2025年(令和7年) 12月6日 -No.55/10-
2年ほど前、カイメンよりクシクラゲが進化的に古いという記事を紹介しました。カイメンはほとんど体の組織が機能別に進化していない動物ですが、クシクラゲは神経系、消化器系、筋肉と動物の祖先に必要な主要な組織が備わっています。決定的な証拠とされたのは染色体の組換えです。今回、この説に異論を唱える報告がありました。
研究者は遺伝子の進化をもっと網羅的に調査しました。進化モデルを作成するためには代表的な生物種を集めて、そのゲノム配列を比較する必要があります。クシクラゲがより古い動物と判断した論文のゲノム配列データを含め、新たに偏りの少ないデータセットを作成し、解析しました。同じ方法で過去の複数の報告にあった、より小さめのデータセットも解析に加えました。
その過程で、連鎖解析（concatenation）と合体解析（coalescence）の両方で強い系統学的シグナルが示された遺伝子を構成データとするデータセットを集めました。改めて解析したところ、クシクラゲはより人間に近いことが示されました。
古い遺伝子の配列は生物種ごとに大きく異なっていて（多様化が進んでいて）、一つのアミノ酸の違いが大きな違いになって結果に反映します。今回の方法は古代に分岐を持つ進化的に近い種の関係を調べるのに役に立つと考えられます。とはいうものの、新たな研究がまたひっくり返すかもしれません。か、まったく新しい解釈を導く可能性もあります。ちなみに私の森羅万象の系譜ですが、クシクラゲの位置づけは異なる説もあると片付けています。
結局、目で確認できる特徴をもとに作成された古い系統樹に戻ったわけですが、人間の観察に基づいた直観的分類方法はまだまだ捨てたもんじゃないですね。AIを使っていて思うのですが、GeminiやCopilotはテキストベースでは役に立つのですが、考え方をイメージ化する仕事には役立たずです。
2025年(令和7年) 12月13日 -No.56/10-
電線を張る一群の細菌が存在します。ケーブル細菌（cable bacteria）と呼ばれています。電線は通常、金属です。細菌は金属を加工して電気を流すことができるのでしょうか（Science News、11月7日）。
ケーブル細菌は2009年にデンマークのオーフス港（Aarhus Harbor）の泥から発見されました。その後、同じタイプの細菌が世界中の湖、川、海の堆積物から発見されました。ケーブル細菌は硫黄化合物が豊富な泥を好み、硫化水素から電子を奪って酸素と反応させることで生活のエネルギーを得ています。硫化水素は泥の奥底の硫黄化合物が分解してできる一方、酸素は泥の表面にしかありません。そこで、ケーブル細菌は電線を作って泥の中から表面へと電子を運ぶのです。
調査によると5cmのケーブルを作るのに25,000個のケーブル細菌が網目状に集まって共同作業を行っていました。そして、1平方メートル当たり20,000kmのケーブルが張り巡らされていたのです。ケーブル細菌の膨大な活動により生息地の環境が変化する、すなわち、金属成分や化学物質が変化し、栄養サイクルを形成し、泥の底部分の酸化が進んでいると調査チームは考えています。
しかし、ケーブル細菌の作る電線の化学的分析はいままで進んでいませんでした。今回の報告では電線の構造と化学成分を解析した結果が示されています。
電線を電子顕微鏡で観察すると、直径50nmの繊維からできており、その周りに数十の突起があることが分かりました。線維はさらに小さなナノリボン（nanoribbons）から構成されていました。
ナノリボンをエックス線で解析してみると、ニッケルイオンと硫黄がたくさん含まれる化合物からなり、皿のような構造をしていました。ニッケルイオンを含む皿が重なってナノリボンを形成し、ナノリボンが編まれて柔軟性に富む繊維に仕上がっていました。これは生物が作る金属有機構造物として最初に発見されたものです。しかも、網目には隙間が多く、今年のノーベル化学賞に選ばれたMOF（Metal-Organic Frameworks）にも匹敵する物質でした。
現在、化学者が似た化合物を合成中ですが、まだケーブル細菌の作るケーブルの100分の１しか電子を流せません。性能もさることながら、MOFタイプの構造など、分子のセンサーや人工的なニューロンの提供など、応用範囲は広いようです。
2025年(令和7年) 12月20日 -No.57/10-
海水はプレートテクトニクスによってマントルに引き込まれていると考えられています。それに従って大陸の面積は徐々に拡大中。太古代にはほぼ海で覆われていた地球の表面は現在、３割が陸地です。このままいけば海は消失、地球は砂漠の星になってしまう。そんな未来像が描かれていますが、しかし、地球のマントルに含まれている水の量とマントルが保持できる水の量の推計は研究者によってまちまちでした。今回、精密な測定によってマントルに含まれている水の量は今まで考えられているよりも多いという報告がありました（Science誌、12月11日）。
地球の海は44億年前に形成されたと推定されています。それ以前の地球の表面はマグマオーシャンでした。特にジャイアントインパクトによってほぼマントル全体がマグマに変わり、徐々に冷えていきました。マグマは比較的水を含んでいて、固化する間に水が分離してきます。マグマが熱いうちはマグマの対流により表面に水が集められましたが、やがて3000K（Kは絶対温度の単位）まで冷えると固化して水がマントル中に閉じ込められることになりました。
マントルの主成分はブリッジマナイトと呼ばれる鉱物です。高温、高圧下で形成される鉱物で、下部マントル（地下670 to 2890 km）の60%がブリッジマナイトとされています。今回、問題となっているマントル中の水はブリッジマナイト中の水。太古代にどのくらい含まれていて、おそらく、そのまま保持されているだろうと予想されています。
ということで、計算するのは太古代のマントルの温度でどのくらいの水が含まれるか、そして、現代のマントルの温度ではどのくらいの水が含まれうるか。この差を計算することになります。
使ったのはダイアモンドアンビルセル（diamond anvil cell）です。70万気圧の高圧下で4000Kの温度を再現できます。さまざまな量の水分を含むシリカガラスを加圧加温して常温に戻し、ブリッジマナイトの中に分散したシリカ溶融物（silicate melt）を作り出します。ブリッジマナイトとシリカ溶融物中の水分をイオンマススペクトロスコピーで測定します。
ブリッジマナイトには数百～2000ppmの水が含まれていたのに対し、シリカ溶融物には6000ppm以上の水が含まれていました。この関係を温度を変えて相図を作成したところ、圧力や最初の水分の量にかかわらず、温度によって変化することが分かりました。
この関係を用いて太古の海の水の量を計算すると1～12海水量（ocean mass、1.4 × 10^21 kg of water）と幅のある値が求められました。次に、マントル中の水の量です。ブリッジマナイトの結晶が圧力の高いマントルの底から形成されたというモデルと、圧力と温度のちょうどよいマントルの中間層から形成されたというモデルを用いて計算しました。その結果、当初より想定されていた量の100倍量の水が保持されていると推計されました。
絞りだされたシリカ溶融物に含まれた水は30億年のマントル対流を経て地上にもたらされましたが、マントルの深部にはかなりの量が残されていると考えられます。そして、現在もホットプルームに由来する火山の玄武岩性溶岩によって地上に噴出している。これにはアイソトープ比の証拠があります。
太古代のマントルと現代のマントルの温度差は300Kあります。この温度差から計算すると、太古代の水の量は0.5~1.5海水量、現在のマントルが含みうる水の量は4海水量以上となりました。この差が今後、マントルに飲み込まれる海水量ということになります。
まだまだ計算は荒く、推定値が多いのですが、40億年後には海水はすべてマントルに吸収されるようです。が、海がないとプレートテクトニクスは起こるのか。その前に太陽の加熱で海は蒸発するのではないか。などなど、まだまだ研究しなければならないことは多いようです。
さて、来週から年末年始のお休みです。次回の配信は1月10日の予定です。
2026年(令和8年) 1月1日 -No.年賀2026/10-
早：ちょいと、八つぁん、聞いておくれよ。こんなべらぼうな話があるかい。常連の習旦那ときたら、ちょいとあたいが本音を漏らしたらさあ、あちこちに愚痴を漏らしてさ。
八：ああ、聞いてるよ、早苗ちゃん。全くべらぼうな奴だ。うちの長屋の大家のネタニヤフなんざ、てめえの暴力を棚に上げて、何かにつけてなぐってくる。このべらぼうめ。
ゼ：おお、えらい目にあってるね、八つぁん。それにつけても、べらぼうなのはうちの隣のプーチンだ。勝手に上がり込んでおいて、この庭は俺のもんだと囲っちまった。
早：ゼレちゃんも災難ね。お奉行ときたら、法に基づく開かれた国際秩序とか、のたまうだけで何もできやしない。
熊：へい、かけそば、３つ、お待ち。はやりの関税を50％ましまし、かけときやしたよ。
３人：け、べらぼうめ。
2026年(令和8年) 1月10日 -No.58/10-
騎馬民族は中世までの歴史で大きな影響力を持ちました。そもそも、人を乗せたことのない馬が人を乗せることができるようになった背景は？ Science誌の記事の紹介です（2025年8月28日）。
牛や羊、豚、ヤギが家畜になったのは約1万年前と推測されています。それに対して、馬の家畜化は4500年前。馬の家畜化には馬の遺伝子変異とその選別が背景にありました。
馬の親戚であるロバは7000年前からアフリカ、中東で家畜化されていました。ただ、人が乗るのではなかったようです。4500年前のメソポタミアでは同じ近縁種であるシリアノロバ（wild Syrian ass）とロバを交配して貴族が乗用や戦闘用に用いていました。合いの子は子供ができなかったので、都度、野生のシリアノロバを捕まえる必要がありました。
研究者はユーラシアステップの馬からDNAを集めて解析し、近縁種と遺伝子を比較しました。すると、乗用の馬に限ってGSDMC遺伝子に変異がありました。GSDMC遺伝子はgasdermin Cをコードしており、発生過程や免疫応答に関与しています。この遺伝子変異により、馬は脊椎の構造が変化し、優れた運動協調性をもつようになり、さらに前肢の筋力が強くなって重いものを乗せて速く動けるようになりました。
GSMDC遺伝子変異の追跡調査から、変異は5500年前の中央アジアの馬の集団に由来すると想定されました。当時は乗用というより、肉とミルクを供給する家畜だったようです。しかし、3500年前、カスピ海北部からボルガ、ドン河にかけて生活していた遊牧民族が乗用に使い始めました。
研究者の解析では、いったん乗用が始まると、瞬く間に馬はGSMDC遺伝子変異を持つようになり、当初1％程度だったのが数百年で100%になりました。つまり、飼育する人間社会から強い選択圧がかかったものと予想されました。しかも3000年前にはユーラシアの東の端の馬もGSMDC遺伝子変異を持つようになりました。
通常は数百年から数千年かかる育種ですが、現代では遺伝学として育種が体系化されたのでもっと早く育種が進みます。人類の乗馬への需要が非常に高かったことが分かります。最初に乗れる馬を発見し、それを選別して育てた民族についてはよくわかっていません。しかし、その後の人間社会の歴史に大きな影響を及ぼしたのは間違いありません。
2026年(令和8年) 1月17日 -No.59/10-
トランプ大統領が基礎研究に対する予算を大幅にカットする中、事態を憂慮するNature誌が特集記事を出しました（Nature誌、2025年10月30日）。基礎研究の成果は実用化が見通せないが、しかるべき時期に投資の何倍ものリターンを生み出し、時には科学技術の根本も変革すると、実例を紹介しながら主張しています。21世紀になって花開いた７つの例を紹介しています。いずれも医療分野ですが、１つずつ、紹介しましょう。
1966年夏にイエローストン国立公園で、死の池から微生物を分離していた大学院生がいました。その秋、水温70 CのMushroom Spring池から微生物Thermus aquaticusを分離。世界で初めての好熱菌です。1976年にこの菌から70 Cが指摘温度であるDNA合成酵素が精製され、Taq polymeraseと名付けられました。Taq polymeraseはDNAの変性温度である100 Cでも失活せず、DNA変性、DNA合成のサイクルを繰り返し行うことができます。1987年に発表されたPCR（polymerase chain reaction）技術は、その後、遺伝子組換え技術、ゲノム解析、遺伝子診断に応用され、医学に大きく貢献しています。
1930年代、原子の構造が解析されていました。その中で核子（中性子、陽子）のスピンが発見され、磁界の中ではスピンの向きによってエネルギー状態が変わり、微弱な電磁波を放出することが示されました。この現象、核磁共鳴は1944年のノーベル物理学賞を得ています。当時は理解が難しい理論であり、応用について議論されることはありませんでした。少しずつ測定技術が進歩し、1970年代になって水素原子（陽子）を観測することで生体試料に応用され、切ることなく断面を観察できることができました。その後、MRI（Magnetic Resonance Imaging）として生きたまま人体の内部を観察できる装置として開発されました。医療検査に対する貢献はすさまじく、2003年にノーベル医学生理学賞を受賞しています。
1888年、植物学者のFriedrich Reinitzer博士はニンジンからコレステロールの一種を分離し、結晶化しました。通常の結晶は熱を加えると流動化し、色も変わります。しかし、この結晶は143 Cで流動性は変わりましたが、色は消えませんでした。博士は物理学が専門のOtto Lehmann博士に手紙で相談しています。Lehmann博士は現象を確認し、このような物体を液晶（liquid crystals）と名付けました。当時の学界からは無視され、20世紀前半では研究の進展はありませんでした。1950年代に米国の化学者に再発見され、1968年には最初の液晶画面をもつディスプレイが開発されました。のちにテレビになり、普及しました。もちろん、液晶は、カメラ、顕微鏡、スマート材料、ロボット工学、さらには偽造防止技術に至るまで応用されています。
これまでは50年以上前の基礎研究でしたが、新しい基礎研究の例もあります。遺伝子編集技術は正確な遺伝子組換えに必要です。CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）が技術の中核です。CRISPRが発見されたのは1989年でした。その役割は不明でしたが、2010年に細菌に感染するウイルス（バクテリオファージ）に対する防衛機構であり、DNAを配列特異的に切断できること、配列は短いRNAで指定できることが分かって急速に応用が進みました。いまや哺乳類や植物の遺伝子を正確に、自由に加工できる技術として育種に応用されています。
この調子で全部紹介すると長くなるので、残り３つは来週のお楽しみということで。
2026年(令和8年) 1月24日 -No.60/10-
基礎研究の成果は実用化が見通せないが、しかるべき時期に投資の何倍ものリターンを生み出し、時には科学技術の根本も変革すると、実例を紹介しながら主張するNature誌の特集記事（Nature誌、2025年10月30日）。その後半の3例の紹介です。
現在最も注目されている薬、2030年までに１千万ドル（16兆円）を売り上げるというOzempicですが、研究開発にギラトカゲの毒が貢献しました。Ozempicは糖尿病治療薬ですが、同時に体重減少効果があります。売れる要因は後者の効能。薬事承認を受けていませんので自由診療で使う必要があります。OzempicはGLP-1受容体の作動薬で、インスリンの分泌を促す効果があります。GLP-1は1980年代に小腸から分泌されるペプチドホルモンとして同定されました。1996年から糖尿病治療薬としての開発が始まりましたが、投与すると食欲が減退するので肥満の治療薬としても注目されました。問題はGLP-1は投与するとすぐに分解することです。そこでDaniel DruckerのチームはGLP-1レセプターを解析しました。GLP-1レセプターに結合して同じ効果をもつ別の分子を見つける作戦です。ここにギラトカゲの毒が登場します。1992年にJean-Pierre Raufman獣医が同定していた毒の成分、exendin-4がうまくハマりました。2008年に第III相試験を終了し、めでたく新薬として登録されました。
植物の遺伝子組換え技術は食料生産だけではありません。花の色をかえるためにも使われます。1990年代、ペチュニアの花の色をもっと鮮明にする研究を行っていたRichard Jorgensen博士は、紫の色素を作る遺伝子を増やせばもっと濃い紫の花ができると考えて遺伝子を導入しました。ところが、逆に白い花になったのです。この原因は不明でしたが、Andrew Fire博士はこの現象を解析し、短い二重鎖RNAが原因であることを突き止めました。二重鎖RNAはmRNAを分解する効果があったのです。その機構は複雑でした。この成果はRNA薬を開発する端緒となり、2006年のノーベル生理医学賞を受賞しました。現在も短いRNAの薬、siRNAの開発は続いていますし、この成果は新型コロナウイルスのmRNAワクチンにも応用されています。
最後はモノの発明ではありません。1950年代、地球化学者のClair Patterson博士は太古の歴史を測る物差しとしてウラニウムやトリウムを使った放射年代測定に取り組んでいました。これらの原子は最終的に鉛になります。測定で最も困ったのは環境中の鉛でした。研究を行っていたCalTech研究所は盆地の底にあり、鉛汚染の状況は最悪でした。Patterson氏はきれいな空気を作ることから始めました。さらに部屋を改造してクリーンルームを作り、遂に目的の隕石の年代を測定しました。45.5億年前。彼が解析したCanyon Diablo meteoriteの形成年代です。1956年に成果を発表したあと、彼は鉛による大気汚染の研究をはじめ、ガソリンに含まれている鉛が原因であることや鉛汚染は海のかなたまで広がっていることを明らかにし、遂には鉛を含むガソリンを販売禁止に追い込みました。数千万人の健康を守る結果になりました。
すべての基礎研究が大発見に発展するわけではありません。短視眼的な研究にしかお金を出さない体制だと知識のすそ野が狭くなります。基礎研究は知識の地平線を広げること。そこで得られた知識を組み合わせて実用的な成果が生まれる。または生まれる可能性が高くなる。そう思っていただければ幸いです。
2026年(令和8年) 1月31日 -No.61/10-
脳の動作原理を説明する最新の説としてフリストンの自由エネルギー原理があります。取っ付きにくかったのですが、何回かトライしている間に朧気ながら見えてきました。「脳の本質 いかにしてヒトは知性を獲得するか」 乾 敏郎、門脇加江子著、中公新書2833、2024年からの引用です。
生化学や生物物理学では自由エネルギーという概念を習います。化学反応の起こりやすさを評価するのに自由エネルギー最小化が目安になる。ヘルムホルツやギブスの自由エネルギーの近似式は圧力一定、体積一定、温度一定など、生物体内での反応を理解するために変数を減らして単純な形です。自由エネルギー（H）は状態の内部エネルギー（U）からエントロピー（S）を引いた式で表され（H＝U-TS、Tは温度）、A、Bの２つの状態が相互に移行可能な場合、より自由エネルギーの低いほうへ状態は移行。そのスピードは自由エネルギーの差に相関する。水は低い方へ流れる、て感じです。
フリストンの自由エネルギー原理は、形は似ていますが、内容は異なります。内部エネルギーに相当する項は脳が持つ世界モデルが予想する感覚入力であり、エントロピーに相当する項は実際の外部からの感覚入力です。自由エネルギーはこの差、予測誤差で表され、誤差が小さいほど小さくなります。脳は評価関数で自分の持つ世界モデルを検証し、より自由エネルギーが低い方へ更新します。
脳は、胎児期からずっと、世界に対する知識を集めて分析し、世界モデルを培ってきました。内外の環境を正確に予測するために、脳は予測誤差を最小化するサイクルを稼働しています。そのために脳は過去の感覚入力に基づいて未来を予測し、受け取った感覚入力との誤差を検出し、神経回路を修正します。現実世界とのずれを調整し、現在の状況を再構成しています。
たとえば、目の前のコップを持つという行為。視覚情報は脳に届き、コップを認識し、手を伸ばすという筋肉の指令がでるまでに時間がかかります。コップを触ったと認識してから脳を介して筋肉に握るよう力を入れる指令に対しても時間がかかる。それを見ている視覚情報とも時間的なずれがあります。これを脳は同時の起こっていると世界モデルの中で統合し、矛盾を修正します。
これらの推論と統合を行うことで脳は身体をスムーズにコントロールできるのです。ただ、調整や統合があるため、錯覚も起きます。不確実性があると（違和感を）感じると脳は身体を動かして推論を確認する行動をとります。この時も予測を準備して、入力された情報との差を検出します。こうして脳は自身の持つ世界モデルを精緻化して予測誤差を小さくしていくのです。
世界モデルは脳のあちこちの機能を統合して作られています。そのことから脳は１つの想起や思考しかできないと思えました。世界モデルをもとに現実の情報を処理し、考え、思いを巡らせ、記憶し、記憶から過去の現象の時系列を思い起こす。これらは脳全体を使う作業ですので、我々は１つの意識しか持てないと思います。逆に言うと、この一連の反応が人の意識を構成し、特徴づけているのではないでしょうか。
2026年(令和8年) 2月7日 -No.62/10-
現在、地球以外で生命の存在がもっとも期待される星は火星ですが、もう一つ、木星や土星の衛星があります。カッシーニミッションで、タイタンの表面を覆う氷の下、数十km下には液体の海があると推測されました。液体の水があるということは生命が誕生している可能性も考えられます。しかし、最近になってその説に異論が出てきました（Science News、2025年12月17日）。
そもそも、タイタンの海の証拠は何でしょうか。カッシーニはタイタンのそばを124回通過しながら重力の微小な変化を測定しました。重力が変化する、すなわち、タイタンの形が変化していることを示します。
その結果、土星の重力による潮汐力でタイタンは10メートルも変形していると推測されました。地球の場合、月と太陽による潮汐力では数センチしか変わりません。つまり、タイタンには変形しやすい液体部分があると考えられたのです。
しかし、タイタンの熱収支、太陽からの熱の供給と潮汐力による摩擦熱では巨大な海の存在を説明できませんでした。液体の海があればその維持にエネルギーのほとんどが費やされます。また、液体の海のおかげでタイタンの公転速度は低下し、また、軌道は丸くなるはずです。
数億年前の小惑星の衝突によって、タイタンの軌道は楕円形になりましたが、いまだに楕円形のままです。しかもカッシーニの測定によってタイタンからかなりのエネルギーが放出されていると計算されました。これらの観測結果からタイタンはほぼ固体なのではないかと反論されました。
観測結果によく合うタイタンの姿は、2000 kmの岩石のコアの上に500 kmの氷の層がある惑星です。このモデルによって今までの観測データが矛盾なく説明できました。このモデルによるとタイタンの水が凍り付いたのは1000万年から数億年前で、いまだに小さな液体の海がパッチ状に残っている可能性があります。小さな海とはいえ、体積は大西洋くらいあるという。むしろ、小さな海の方が生命の起源の物質の蓄積や濃度が高くなる可能性があり、興味深いのではないか。
パッチ状の海の確認にはもっと精密な測定が必要です。NASAはDragonfly mission を準備していて、2034年にタイタンの氷上にランドローバーを送り込み、地震波の測定をする計画です。地震波（氷震波？）は液体の部分で弱められ、またブロックされるので、直接的な証拠が得られるでしょう。
2026年(令和8年) 2月14日 -No.63/10-
先日、フリストンの自由エネルギー原理を説明しました。原理は理解できるのですが、神経回路でどのように実現されているのか、いまいちピンとこない。神経回路の理論が分かっていないためです。今回は回路の理論を「脳・心・人工知能 数理で脳を解き明かす 増補版 甘利俊一著 ブルーバックス2296、2025年」で勉強しましたので、その概要を紹介しましょう。
筆者のアプローチは神経生理学ではなく、数学的モデルの構築です。細胞にとらわれると重要なことが見えてこない。そこで、純粋に回路のみを、できるだけ、線形数学を用いて解析しています。N個のニューロンの集団の中の神経線維のつながり方を行列式で表し、時間tのあと、t+1でどうなるか、といった計算です。
回路としてつながっている多くのニューロンの活動度を数学モデルで解析しました。この回路に外部から刺激が入ったとき、回路の活動度は時間がたつにつれて平衡状態に落ち着きます。この時、回路全体で活動度の高い状態と、逆に活動度が最低の状態の２つで安定します。活動度が高いまま維持される、すなわち、短期記憶が形成されたと考えられます。
次に、こうした回路が多数関与する集団を考えます。回路集団では興奮性の回路と抑制性の回路がつながっているために平衡状態が複雑になります。すなわち、複数の状態で安定になります。そして平衡状態が成立する条件も狭い。回路集団では刺激が入ったときに、どれか一つの平衡状態に落ち着きますが、別の時には同じ刺激でも別の平衡状態で安定します。すなわち、この回路集団は多数の安定状態を持つ多安定の性質を持ちます。
特に抑制性と興奮性の回路がつながっていると、興奮性の回路が活動しているとき徐々に抑制性回路が活動を始めて、そのために興奮性の回路の活動が低くなる。すると、抑制性の回路への刺激が低下するので、抑制性の回路の活動が低くなっていき、興奮性の回路が活動を始める。これが繰り返せば、活動度は振動することになります。この回路は発振と呼ばれ、刺激がなくても維持されることになります。
神経集団は多安定と発振の組み合わせでカオス現象を引き起こします。つまり、発信しながら安定点に収束しますが、発振が続くので、やがて別の安定点へと移動する。この状態はランダムですが、複数の安定点をランダムにめぐるのでカオス状態です。
大脳皮質は６層からなりますが、それぞれの層で安定点が移動するような回路が形成され、それが時間とともに安定点が移り変わっていく。このとき、興奮した領域はいわばセルオートマトンで言う、ライフゲームのように様々なパターンを作ることで、脳は情報処理を行っているとするモデルです。このような神経回路の集団が記憶を司り、振動現象でその神経回路を次々と活性化させて記憶を呼び起こしていく。
コンピュータでは記憶を別の場所にアドレスを決めて保存しますが、脳は記憶の回路をまとめて同じニューロンネットワークの上に保存してしまいます。そのため、特定の記憶を呼び起こすために、回路に刺激を与えて次々と回路を活性化させ、初期刺激の内容によって特定の安定状態（記憶）にたどり着くようにできています。回路はニューロンネットワークの上に重ね書きされていますので、うまく安定状態に達しない場合もあるし、似て非なる安定状態にたどり着くこともあります（思い違い）。
さて、回路の基本を説明しましたので、自由エネルギー原理への応用についての考察は来週の話題としましょう。
2026年(令和8年) 2月21日 -No.64/10-
前回は「脳・心・人工知能 数理で脳を解き明かす 増補版 甘利俊一著 ブルーバックス2296、2025年」で勉強したニューロンネットワークの活動モデルを紹介しました。今回はその応用ですが、私のイメージですので参考にとどめてください。
ニューロンネットワーク上に形成されたカオス状の神経回路集団は外からの刺激により、活性化します。いま、自分の部屋でパソコンを打っていますが、視覚情報から私は自分の部屋にいるというカオス状の神経回路集団が活性化しています。カオス状の神経回路集団は長いので「世界モデル」としましょう。世界モデルが活動していますが、私はそれを意識していません。感覚情報と世界モデルから発生する予測情報が一致しているからです。
このとき、視覚情報の隅に黒い小さな影が走ったとしましょう。この影は世界モデルにはないので、意識に上ります。自由エネルギー原理からは予想に反する感覚情報が出現するとその影響を最小化するために脳は活動を始めます。
視線を黒い物体に向け、視覚情報が記憶にアクセスしてゴキブリを認識します。脳は過去のエピソード記憶からゴキブリの処置法を呼び出し、筋肉に指令してバスルームから泡スプレー洗剤を手に取らせます。視覚情報と筋肉からの刺激を自由エネルギー原理に従ってコントロールしながらゴキブリに洗剤の泡を浴びせます。ゴキブリは洗剤の海の中でおぼれ、呼吸困難を起こして死に至ります。
世界モデルの中からキッチンペーパーの場所を割り出し、ゴキブリの死骸を包み、念のためにビニール袋に入れて封をし、ごみ箱に捨てます。残った洗剤をキッチンペーパーで処理します。今回の一連の事件は世界モデルを修正する必要はなく、エピソード記憶として残す必要もないと判断し、パソコンに向かって文章作成を続けます。
これがゴキブリではなく、「まっくろくろすけ」だと、世界モデルの変更を余儀なくされるでしょう。生存を脅かすかもしれない脅威を取り除くまで、調査を続け、世界モデルを改良することになります。
世界モデルを改良するには学習が必要です。新たな記憶を回路として追加し、世界モデルとリンクする必要があります。記憶を作る場合には繰り返し刺激を入れることで、ニューロンの間のつながり具合、シナプスの結合度を強くする必要があります。特定の回路が強化される原則です。この時、正しく記憶できたことに対する報奨が必要です。人間は報奨回路が発達していると考えられます。
改良された世界モデルは新たな探索で得られた記憶と符合するかを検証され、自由エネルギー原理に従って誤差が修正されます。すなわち、世界モデル回路集団の安定点が変化（増加や移動）します。必然的に過去に遡った修正が必要になります。過去の修正とは記憶の書き換えです。新たな世界モデルに基づいて、記憶された状況の解釈が変わるのです。さらには未来の予測も修正されます。
私たちは世界を探索し、世界に適応する知識や予測可能な知識を使うことでモデルを鍛えています。この時に働くのが自由エネルギー原理です。記憶はエピソードとして形成され、構成される感覚や運動はそれぞれの専門領域に保存されています。記憶は過去の出来事をリプレイするほかに未来の出来事をイメージする（プレプレイ）ことに使われます。これらの活動や神経回路集団の再編は脳に実装されている能力です。
2026年(令和8年) 2月28日 -No.65/10-
国連が定めたSDGs（Sustainable developmental goals）のように国の発展度をGDPでは表現しない傾向はこのところ強まっています。GDPは世界の国々の多様な文化や自然環境に影響されない指標として経済発展をモニターするために役立ってきました。しかも、定量的で集計しやすいことも重用された理由です。しかし、経済に大きく偏った指標であるためにひずみも出てきました。では、新たな指標として適切なのは何でしょうか。５人の研究者の共著です（Nature誌、11月20日2025年）。
GDPを指標として使う場合の欠点。1つ目は経済格差です。国の中の経済格差は反映されず、大金持ちがいるとGDPが高くなります。よく言われますが、2つ目はお金の支払いのない労働、すなわち、専業主婦の仕事やボランティア活動が計上されないことです。最後に経済活動が自然環境、社会環境に与える負の影響を考慮していない点です。
これらの指標を取り入れるためにどうしたらよいのでしょうか。今までにも200余りのGDPの代わりになる指標が提案されています。しかし、これだけあると、どれがいいのか絞り込むことができず、提案の意図とは逆にGDPを使うしかない状況が生まれています。そこで、著者は様々な指標に共通する19のパラメータを抜き出し、さらに4つの資本として束ねました。
2026年(令和8年) 3月7日 -No.66/10-
あなたはよく眠れていますか？現代人の悩みの一つがぐっすり眠れないこと。かくいう私も十分な眠りが取れたと思うことは稀です。ほぼ毎日、夜中にトイレに行く。戻ってすぐ眠れるとよいのですが、なかなか寝付けないということがよくあります。この時、若者ならスマホを見るのでしょうが、私の場合はパソコンを開いてしまう。
睡眠は太古の生物からあるおそらく基本的な生命活動の一つです。今回はクラゲも人間と同じように睡眠をとるという記事（Nature news、1月6日）の紹介です。
睡眠を必要とするのは脳があるためではないかと思っていましたが、クラゲには脳はありません。つまり、睡眠が必要なのは中枢神経系があるか否かに関係がなく、ニューロン自体が睡眠を必要とするそうです。クラゲはゆらゆら泳いでいるので、寝ているのかどうかわかりにくい。まずは近い種類のイソギンチャクから調べられました。すると、１日の約３分の１は寝ていることが分かりました。クラゲについても（たぶん、ビデオで追跡したのでしょう）、８時間の睡眠をとっていることが分かったのです。クラゲの場合は夜に眠りますが、昼でも短い睡眠、昼寝をしていることが分かりました。
水中で眠ると捕食者から攻撃されやすいなど、いろいろ不都合です。それでも睡眠が必要な理由は何か。それは遺伝子の手入れです。ニューロンは活動中に遺伝子が様々な理由で傷つきます。ニューロンが活動を止めることで修復しているという仮説。クラゲに紫外線を当て、DNAに傷を多く作ると睡眠時間が増えることから提唱されています。
研究者はこの仮説に同意しながらも、もっと広い意味があるのではないかと考えています。ニューロンは常に刺激を受け取っては隣のニューロンに送っているのですが、ずっと続けているとニューロンネットワークがどんどん強固になり固定されてしまう。睡眠はネットワークの過度な固定を解きほぐす役割があるのではないかと考えています。
人間の場合でも睡眠が学習と記憶に良い効果を与えることが知られています。過度なネットワーク形成を解きほぐし、ニューロンに与えたストレスを解消するのに必要なのが睡眠であると。ただ、証明するのは難しいようです。
2026年(令和8年) 3月14日 -No.67/10-
プレートテクトニクス理論によるとプレートはプレート境界で沈み込み、マントルの中へ落ち込みます。プレートの一部は上部マントルで融けてマグマとなって地上に戻ってきます。残りのプレートは上部マントルと下部マントルの境界域に溜まりますが、量が多くなると下部マントルの下に落ち込み、コアの上に滞積する。
なにしろ、地面の下、2900kmのことですから、その状態はあまり明らかになっていませんでした。今回、5000もの巨大地震の地震波を利用したトモグラフィーの技術でコアの上の岩石の状態が解析されました（Science News、2025年12月17日）。
過去の調査によると、コアの上にはエベレスト山の100倍の高さになる巨大な塊が２つあると報告しています。低剪断速度領域（large low shear velocity provinces）と呼ばれます。それらはアフリカ大陸と南太平洋の下に位置します。そのほかにアジアの下にも小さな高温の山（Perm Anomaly）がありました。周りにも小さな山があり、これが沈み込んだプレートの残骸と考えられてきました。
地震波は岩石の流れによって生じる結晶構造の異方性（seismic anisotropy）も検出できます。この流れはマントル対流を示しており、プレートテクトニクスのエンジンと考えられます。しかし、下部マントルの底での異方性の検出は困難。核の存在、地震波が地上に戻ってくるまでのマントルで生じるノイズ、地震波の観測場所が偏っていることが問題でした。
というわけで、詳細な地図を作るために1995年以降発生した5300の大地震のデータを集め、データベースを作成。マントル中の地震波の速度変化を100倍細かく調べ上げました。そして75%の下部マントルの底をマッピングしました。
新たな地図は過去に作成されたものと異なっており、かなり複雑な様相を呈していました。沈み込んだプレートの残骸はコアにぶつかるとコアの表面に沿って流れを作っていました。特に、温度の高いPerm Anomalyは湧き上がる岩に囲まれているようでした。Perm Anomalyはペルム紀末の大絶滅を引き起こしたシベリアトラップのプルームの根元の可能性があります。さらに詳細な地図ができれば、将来の洪水玄武岩の発生、すなわち巨大火山の活動を予測できるかもしれません。
2026年(令和8年) 3月21日 -No.68/10-
鳥は恐竜から進化した。その仮説を裏付ける化石が始祖鳥です。160年前に発見された始祖鳥の化石はずっと最初の鳥としてゴールデンスタンダードでした。しかし、2025年に新たな古代の鳥の化石が発見され、始祖鳥の地位が揺らいでいます（Nature誌、1月15日）。
始祖鳥は1.5億年前の化石で恐竜と鳥の両方の特徴を併せ持っています。くちばしに歯があり、翼に爪があります。尾はテラノドンと同じ形状です。一方で羽毛の化石が残っていました。胸骨がないので、力強く羽ばたくことができず、今にも初期の鳥という風情です。化石の見つかったのはドイツ。小島が点在する熱帯の海です。完全な全身化石であることや羽まで残っていることから静かな入り江のそこでゆっくりと埋められたと考えられています。
一方で、2025年に発見された鳥の化石はBaminornis属と名付けられました。中国の福建省にある化石の宝庫で見つかり、年代は1.48-1.5億年前と推定されています。始祖鳥とほぼ、ジュラ紀の後期です。体重は140-300ｇで、始祖鳥の半分程度です。尾は短く、現代の鳥のような空力学的にかなった体型でした。
２種類の化石があることから鳥への進化はジュラ紀の初期から中期に遡ると考えられます。始祖鳥の化石もすでに14個が見つかっています。
中国の東北部にある熱河生物群の化石は白亜紀前期の生物ですが、様々な形状の鳥の化石が見つかっています。4枚の翼があったり、コウモリのような翼を持っていたり、進化の実験場のようです。
そして白亜紀では奇妙な鳥は絶滅し、現代的な鳥に進化しました。さらに同じ鳥の化石が世界中で見つかり、飛行する生物らしく、世界にその生息域を拡大しています。謎であった鳥の起源はもしかすると1つではないかもしれません。羽毛を持っていた恐竜から鳥への進化の道筋はまだ解析が始まったばかりです。
2026年(令和8年) 3月28日 -No.69/10-
宇宙の始まりにおいて、質量はヒッグス場が形成されたときに生まれた。ノーベル賞を受賞したヒッグス粒子の発見で一般的になった仮説ですが、実は質量の大部分は量子色力学の場から説明されるそうです。「質量はなぜ存在するか」 橋本省二著 ブルーバックスB-2305の紹介です。
もともと素粒子は光速で飛び回り、質量はなかった。どんなに小さくても質量があると、相対性原理により光速に近づくにつれ無限大になるからです。逆に、光速で走れなということは質量が生じたということ。
素粒子の質量はどうやって観察するのでしょうか。それはスピンを測定することになります。光速より遅い場合、観察者によって同じ粒子が右巻き、左巻きの両方の状態をとれます。これをカイラル対称性の自発的破れといいます。
南部理論によると真空はフェルミ粒子とその反粒子のペアが沈殿（凝縮）していて、時々、実体化します。フェルミ粒子が飛ぶときにこの真空からたまたま飛び出した粒子のうち、反粒子と反応すると対消滅する。残された粒子は50％の確率でスピンが逆の場合がある。南部理論通りならば光速で飛んでいるフェルミ粒子は真空では時々粒子と反応しスピンが逆になる（カイラル対称性の自発的破れ）ために逆向きに走ることになり、平均では光速より遅くなり、すなわち、質量が生じることになります。
南部理論をクォーク、グルーオンを説明する量子色力学に応用すると、クォークとグルーオンからなるほとんどの素粒子の質量を説明することができました。この場合、真空に埋まっているのはクォークと反クォーク、それも3色あります。
ヒッグス場は量子色力学と弱い力を統合する電弱理論のために導入されたゲージ場です。クォーク自体の質量が計算できます。ヒッグス粒子との相互作用により、クォークは光速で飛ぶことができなくなり、質量をもつようになりました。ヒッグス場もゲージ対称性を破るために不自然な位置エネルギーを持っています。
このように場の対称性の破れが素粒子に質量を与えることになりました。ただ、読んでいると質量が出てくるように場や反粒子や色などを導入しているように思えます。また、素粒子１個の世界なら説明できそうですが、実際の物体の質量は無数の素粒子からできていますので、その総数が本当に質量に相当するのか、すなわち、真空で生成消滅する粒子と相互作用しているのか、イメージがわかないのが実感です。