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2023年4月4日火曜日

日々の卆論―生物学

 90歳になった。賀寿で言えば卒寿である。卒の漢字は卆とも書くので90を表す文字に使われる。日常、格別他にするべきこともないので、読んだり書いたりして過ごしている。というわけで今回のお題は「日々の卆論」とした。

昨年は本を読む時の関心が物理学から脳に移り生物学になってきた。どれをとっても知識がないのに無謀なことであるが、わかってもわからなくても面白く感じていた。ところが中でも生物学になると自分の守備範囲に大穴が開いていることがよくわかった。勉強の科目で言うと化学だ。半世紀も前に生物学はカエルやトンボ相手ではなく分子生物学と遺伝子の世界に変わっていたのだ。 

早期退職を思いついた頃ワープロやms-dosがあらわれた。その流れで今はもっぱらPCだ。必須の勉強道具になっている。アウトプットとインプット両方に重宝している。用語も論文も調べられるが、生物学に興が乗って広がりすぎた。細胞の中でアミノ酸がはたらいてエネルギーを作り出す、その工程は物理学だがアミノ酸がエネルギーになるのは生化学だ。話だけでも驚きであるが、モーターがあって回転するのを目で確かめた研究が語られる時代になっている。面白いがやはり基礎知識と用語知識が必須であると思い直した。

新聞の「売れてる本」のコラムに小林武彦『生物はなぜ死ぬのか』(①)の評が載っていた。人の死はプログラムされている、生き物は次の世代のために死ぬ、難易度は高校の復習程度などとあった。それならと実際に読んでみると、「高校程度」の程度の物差しが自分とは大違いであった。それに自分の関心事も生死のことはすでに通り過ぎている。この本に限らず、わからない用語などをインターネットで自習していると、わが関心事は物質でできているはずの人間が生きているとはヘンではないか、そもそも地球の始まりは無機質の世界だったはずが、なぜ生物が湧いてきたのだ、これもヘンだ、という具合に疑問が次々に出てくる。

『Whai is life?、生命とは何か』ポール・ナース著(②)がよさそうと考えて、読み始めると疑問が解けそうに思える。それでもやはり一般読者用に書かれているから、学界でまだ仮説の段階にある事柄については避けているようだ。でもこれなら面白い。

さて、生命とはなんぞや、自分なりに考えついたことは、それが機能であることだ。生き物には器官があり、組織があり、細胞がある。細胞のシステムがはたらいてくれるから私たちは生きているわけだ。そういう細胞の働きを生命と呼んでいる。このように考えついて②を開くと、話は細胞から始まっていた。

①の本は望遠鏡の話から始まっている。口径30メートルの望遠鏡で138億光年の昔を覗こうというTMT計画だ。何が見えるのかは別として、距離を克服する技術である。②の本は肉眼では見えない微細なものを見る技術の発達による発見を語る。光学の発達は素晴らしい、だけど光は何だかよくわからない。

細胞は小さなものとの思い込みは、鶏卵の黄身も一個の細胞だと教わってヘェと吹っ飛んだ。細胞はあらゆる生命体の構造単位であり、生命の機能単位でもある。1839年『細胞説』が出てきた。あらゆる生命体は細胞でできている。そしてすべての細胞は細胞から生まれる。これは細胞分裂のことだ。

細胞は脂質でできた細胞膜に包まれている。その細胞の中にも膜がある。大きいのは「細胞小器官」で、ほかにそれぞれ別個に膜に囲まれている。そのうち「核」は染色体に記された遺伝命令を含む細胞の指令センターだそうだ。「ミトコンドリア」はミニチュアの発電所で、細胞が増殖し生き延びるためのエネルギーを供給している。心臓の筋肉の一つひとつの細胞に何千ものミトコンドリアが必要だそうだ。需要量に応じるためには供給装置の規模があまりにも小さいため数が要る。「膜」はただの仕切りではない。その内外でイオンの電位差ができるそうだ。電位差という用語から物理学的な見当がついた。細胞内には他にも様々の器官や区画があって高度な生産・物流機能を果たしている。

今年の宮中講書始の儀では脳神経細胞内の物流機能が講じられていた。テレビニュースが報じた画面では両陛下の手元には刷り物があったが、参列者には配られていなかった。きらびやかに並んだお姫様方にはミクロの世界の不思議は伝わったのだろうか。誰かが居眠りをするだろうと期待して画面を眺めていた。

ミトコンドリアの内部で行われているエネルギー源の産出工程を推測したのはイギリスのピーター・ミッチェルだ。「変人化学者の推測」という小見出しでポール・ナースはあらましを説明してくれる。1978年のノーベル化学賞を受けている。受賞理由は「ATP合成のメカニズム発見により」とWikipediaにあるが、ミッチェルが「化学浸透圧説」をNature誌に発表した1961年には誰もが信用しない珍奇な推測だった。ミトコンドリア内膜を介して生じる水素イオンの電位差勾配を利用するATP合成過程が年を追ってようやく理解されるようになり、さらに日本の研究者が産出装置と観測技術を開発して分子モーターが回転する実証実験に成功した。その2年後の受賞だった。吉田賢右(よしだまさすけ)東京工大名誉教授はこの受賞に貢献できたと語っている。『生命誌』サイトの同氏談話や野地博行氏の記事は研究と実験がよく分かる。

https://brh.co.jp/s_library/interview/67/

https://www.brh.co.jp/publication/journal/043/research_11

②の本は発行元がうたう著名人の推奨が派手であるが、良い読み物であると思う。訳文が若年層を狙ってかあえてくだけた風になってるのが、かえって文意をそらしかねない気もするが言葉に難しさはない。編集ミスによる誤記を見つけた。「人の30億個ともいわれる細胞すべてに、最低ひとつは微生物が棲んでいる」とあるが、「30兆個」の誤りであろう(電子本で読んだのでページ数が指摘できない)。

基礎を学ぶつもりでNHK高校講座「生物基礎」を利用することにした。手始めに第3回「生命活動を支える代謝」を動画で見てみる。講師(東大教授 高橋紳一郎)の説明がスルスルと頭に入る、これは実感である。伝え方が上手だ。言葉もよく分かる。これはやらずばなるまいという気になった。

ちなみに同じ動画でもYoutubeの講座トライがある。もっぱら受験対策のようだが、この動画に付帯する字幕は機械変換だろうか誤変換が多い。まことにお粗末だ。NHKのほうはさすがと思わせる。

話が前後するが、『What is life?』の著者ポール・ナース氏も、2001年にリーランド・ハートウェル、ティモシー・ハントとともにノーベル生理学・医学賞を受賞した。wikipediaには、「分裂酵母を材料にして細胞周期に欠損をもつ変異株の分離を手がけ、cdc2と呼ばれる遺伝子が細胞周期の主要な制御因子であることを見いだした。cdc2がコードするプロテインキナーゼは、サイクリンと複合体を形成して、細胞周期の進行を司ることが判明」、この業績による受賞と説明がある。②にも細胞周期とcdc2について発見の経緯を述べているが受賞には触れていない。訳者があとがきで著者はノーベル賞受賞者であると明かしている。

書評によると、この本に図版が一切ないのは言葉を重んじる英国流だとあった。図版多用は米国流かも知れないがわかりやすくていいと思う。高校講座で、「ATPといっても白い粉です」と野地氏が写真を見せてくれ、更には同氏らが実験したF1モーターなどの模型図があって、機構がイメージしやすい利点が大きい。対象が目に見えない物だけに効果絶大だと思う。

筋肉細胞が収縮するメカニズムに関しては日米の研究者間で論争が続いている。二つの蛋白質繊維、ミオシンフィラメントとアクチンフィラメントの間で生じる滑り運動が筋繊維の短縮をもたらすことまでは判明していて争いはないが、アクチンを動かすミオシン頭部が、一方は機械部品のように固定されているとするに対して、他方は柔軟なブラウン運動をしてその都度都合の良い方に動くとする考えである。後者が日本の研究者で、考え方の基礎に自然物の動きにブラウン運動的なことは往々見出されるとの観念も含まれているように思える。対するアメリカ、スタンフォード大学はメカニズムにそれはふさわしくないとの前提観念があるらしい。日本チームはすでに実験装置と観察機器を開発済みで、この微妙な物質の動きの現実を見せながら説明中であるようだ。「百聞は一見にしかず」、人は見ることで信用する。

すでに本になり教科書に説明が載るような事柄であっても、なお細かい点では未解明であり得るし、気づいていないこともたくさんあるのだろうと想像できる。だからどこにも書いてないことが研究対象であることも多いし、当方の素人疑問の説明がなかったりもする。学校の頃になかった学問の種を今頃拾い歩きするような日々の勉強、といえば多少かっこいいいかも知れないが、分裂症の予備軍かもしれない。適当に時間をつぶしていればそのうち自然に人生が終わるだろう。

推奨できる読み物:生命誌研究館 サイエンティスト・ライブラリ https://brh.co.jp/s_library/interview/ 

(2023/4)

2023年1月23日月曜日

講書始の儀2023 細胞の中の「分子モーター」

 宮中恒例の年頭行事のひとつ、講書始の儀が1月13日に催された。進講者は3名。NHKTVは、「[……] 最後に、分子細胞生物学が専門の廣川信隆東京大学名誉教授が、細胞内で必要な物質を体の隅々まで運ぶ役割をするタンパク質の「分子モーター」の働きが、精神疾患などさまざまな病気と関わっていることが分かり、病気のメカニズムが明らかになってきていると述べました」と報じた。

難聴でよく聞き取れないわが耳が「分子モーター」という言葉を捉えた。脳が知っていることばだからこの部分だけよく反応したのだ。

私は昨年終わりごろから、生命の始まりやら細胞の誕生に関心が向いて、自己流で色々調べているうちに、細胞の中ではたらく生体分子モーターの存在を知った。

ヒトが食物をとってエネルギーを得るのに必須の存在であり、四六時中くるくる回転していると知ってほんとに驚いた。体の中に60兆個余りもある細胞のすべての中で回っているという。その印象の強烈さがまだ残っていた松の内に飛び込んできたニュースから「分子モーター」が聞こえてきたのであった。

報道翌日あたりはどのメディアもキャプションだけでご進講の内容は伝えていなかったが、そのうちyoutubeで流す局が出てきた。性能の良くないスピーカーで途切れ途切れに聞いてわかってきたのは、どうも私の知っているモーターとは話が違うようだ。

(筆者注:ご進講の内容は3氏すべての全文が宮内庁のサイトに公表されている。URLを本稿末尾に記載する)

あらためて広川教授がご自身の研究について述べているサイトを調べてみた。神経細胞を専門とされる教授が一般人に説明してくれているサイト、季刊『生命誌』第10号の記事である。見出しのコピーを引く。

   生命をささえる運び屋分子:廣川信隆 東京大学医学部教授

細胞の中は、わずか100万分の1ミリ(ナノメーター)の生体分子が動き回るダイナミックな小宇宙。

あるものは物資輸送のレールを作り、あるものは荷物運びのモーターとなり、あるものは細胞の形を自在に変えていく。

こんなに極微の世界まで、私たちは「見る」ことができるようになったのだ*。

(*筆者注:この成果は広川研究室の発明による急速冷凍法の功績である)

「分子モーター(motor=動かす人、物)」と呼ばれる特殊なたんぱく質が、たんぱく質分子や膜の小胞を支え、微小管の繊維をなんとレールとして使って運ぶのである。

モーター分子が私たちの大きさとすると、直径5メートル**の土管の上を秒速100メートル程の速度で、10トントラックほどの積荷を担いで地球から月までの距離を 走り回っていることになります。」

(**筆者注:一部誤りと思われる箇所をHirokawa Lab.のサイト↓を参照して書き換えました)http://cb.m.u-tokyo.ac.jp/index-ja.html

モーターを回転するものと思い込んでしまったのは筆者の早合点だった。生体分子モーターの構造にはいろいろあるのだ。講書始の儀で述べられたのはリニアモーターだった。それとは別に、ヒトが摂取した食物からエネルギーを得るための装置、ATP合成酵素を動かしているモーターは回転するのである。

こういう次第で、あらためて広川教授について、その生い立ちから研究の経歴などを調べてみたら、これが抜群に面白く愉快であった。『生命誌』61号、「未踏の細胞を観察する」がおすすめだ。https://brh.co.jp/s_library/interview/61/

JT生命誌研究館の機関誌『生命誌』(季刊)の各号には同教授ほか研究者各氏が紹介あるいは研究が発表されている。いずれも興味深い読み物である。

ちなみに長らく館長だった中村桂子氏に代わって歌人でもある永田和宏氏が現在館長を務められている。

偶然であったが、私は故渡邉格氏の講演「現代の生物学について」(昭和59年)をインターネットで読むことができて大いに啓発された。そこには、今ある生物を完成されたものとして考えてはいけない。まだまだ進化の途中なのだ、という考えかたが披露されている。現在の分子生物学の研究者諸氏に渡辺氏の系列の方々が多いのも納得できる。

現在インターネットだけでも基礎的なNHK高校講座から先端研究の論文まで参照できるのはまことにありがたい時代に出会ったものである。

また書評に、やさしく書かれているとか、高校生物の復習であるとかあっても、私にとっては迂闊にその表現にのることはできない。読んでみると知らないことがいっぱいなのだ。

戦後まもない頃の高校の生物の内容はせいぜい虫眼鏡で拡大して見えるもののハナシであって細胞の中で分子が動いているなど誰も知らなかったのでなかろうか。顕微鏡は確かに存在していたが、空襲で焼け出されたわが高校では見たことがなかった。いまの新聞書評子の年齢はわが子より10年以上若い世代だろうと想像する。新聞を読むときには自分の歳をよくわきまえなくてはならないと自覚した。

なお、今回の文章に関連して「生命誌」43号記載の野地博行氏の「まわる分子との対話?」も見ていただきたい。こちらではモーターがまわるのである。

https://www.brh.co.jp/publication/journal/043/research_11

用語については、東大理学部 理学部ニュース>理学のキーワード>分子モーター

が参考になる。

https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/story/newsletter/keywords/

講書始の儀3氏によるご進講全文は以下のサイトで読める。

https://www.kunaicho.go.jp/culture/kosyo/kosho-r05.html#ko-03

このうち広川教授の講話は一般向けではあろうが、筆者にはやはり高級すぎることを白状しておく。

(2023/1)


2017年1月6日金曜日

難聴治療への道、IPS細胞

新年早々、難聴者には朗報が届いた。ただし、明るい未来の話である。
朝日新聞1月5日朝刊に画像のような記事があった。内耳の失われた有毛細胞を薬によって再生する道がひらけたことを意味する記事である。目的達成にはまだまだ遥かに遠い道のりだ。この記事は先天性または幼児期に発症するペントレッド症候群という難病による難聴対策に有効な成分の薬が見つかったということだが、記事に紹介されている慶応大学の岡野教授グループではすでにIPS細胞による内耳細胞の作製作業が進んでいる。調べてみると3年前にすでに発表されているので、ここに記録しておく。内耳を開ける手術ではなく薬を使うというのは嬉しい話である。
http://news.mynavi.jp/news/2013/01/11/167/
http://kompas.hosp.keio.ac.jp/contents/medical_info/science/201309.html
2017年1月5日朝日新聞
(2017/1)