2007年10月24日

視覚:細部を見るために小刻みに動く目

 我々が何かを注視しているときに生じる眼球の無意識な微動、或いは、「網膜のゆれ(retinal jitter)」は注視時眼球運動とよばれ、この動きの機能については、1950年代にこの現象が最初に認められて以来、いまだに議論が続いている。

 Rucci らは、心理物理学的な実験と統計解析を組み合わせて、眼球運動の視覚への影響を相殺するような視覚シグナルについて調べ、この眼球運動がなければ、きめ細かな情報の知覚が減退することを示した。

 したがって、注視時眼球運動は、視覚情報の詳細を抽出するために脳がとっている戦略の一部であると考えられる。

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宇宙:火星の奇妙な海岸

 火星に海が存在したかどうかは、誰でも思わず釣り込まれるような話題である。

 火星の平原を数千キロメートルに渡って取り囲む地表の一連の地勢が、昔の海岸線の名残であると説明されたとき(海岸線仮説)は、すべてが解決したように思われた。しかし、総礼された海岸線に沿った地形の輪郭から、標高が極めて長い間隔で、波のように上下しており、その上下の変化幅は最大で数キロメートルに及ぶことが明らかになった。このことから、海岸線仮説の反証として論じられてきた。

 しかし、今回、海岸線説が見事な復権を果たした、という。

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物理:反強磁性を自在に制御する

 強磁性体はどこにでもあるが、強磁性という性質自体は稀なものである。その近縁にあたり、もっと不思議なものが反強磁性体で、これにはさらに多く見られるが、この性質が知られたのは100年足らず前で、技術関連で問題とされ始めたのは20年ほど前のことに過ぎない。

 その理由の1つは、強磁性磁区の類似物、つまり強磁性体を分割してできる小さな棒磁石に相当するものが得られないということである。

 今回、X 線光子相関分光法という新しい技術を用いて、クロムの反強磁性体におけるスピン密度と電荷密度の超構造をナノメートルスケールで調べることが可能となり、実験が行われた。

 この結果から、反強磁性体の幅広い応用への道を開くエンジニアリング技術が生まれるかもしれない。

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2007年10月23日

地球:地震の新しいカテゴリー

 全地球測位システムなどの技術的進歩により、比較的長期で珍しい地震現象が数多く見つかっている。

 これらには、深部低周波微動、低周波地震、スロースリップ、「サイレント」地震などが含まれる。

 井出らは、主に西日本のデータに基づいて、このような振幅の小さい地震過程の規模と継続時間の「ゆっくりとした」地震現象が単一のスケーリング関係に従うことを報告している。

 この関係は、このような地震が、もっと激しく瞬間的な「普通の」地震とは明らかに性質が違うことを示している。

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脳:無意識下でのネットワークづくり

 脳が休んでいる間、神経ネットワークを何をしているだろうか。

 実は、脳が休んでいる間はアイドリング状態になっており、神経回路では自発的な変動を起こしている。

 ヒトの脳では既に研究によってわかっているものであるが、サルの脳にも同じような動向が見られるという。

 霊長類では、これらのネットワークの一部は深い麻酔をかけた上体でも、高度に組織だった活動パターンを示すことがわかった。


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細胞:世界中の光を集める

 植物、緑藻類、シアノバクテリアが行う酸素発生型光合成は、地球上のすべての高等生物に直接あるいは間接にエネルギー供給(受け取り)をしている。

 反応中心と集光性複合体を含むタンパク質超複合体である光科学系 I (PSI) はこの過程にかかわっており、エネルギー補修ではスーパースターのような存在に位置する。

 PSI は自然界で最も効率の高い光化学機械であり、吸収した光子のほぼすべてが電子伝達系を駆動するのに使われる。

 今回、植物の PSI の X 線結晶構造が分解能 3.4 Åで決定され、17個のタンパク質サブユニット、168個のクロロフィル、2個のフィロキノン、3個の Fe4S4 クラスター、5個のカロテノイドが明らかになった。

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2007年10月22日

遺伝:メダカゲノムの概要塩基配列

 メダカ(Oryzias latipes)は、日本では一般家庭で飼われてきた魚だが、最近では、発生遺伝学や進化生物学の実験モデル生物にもなっている、という。

 今回、日本の大規模なコンソーシアムによって、メダカのゲノム塩基配列が解読され、分析された。

 脊椎動物の種分化の遺伝的基盤を解明するための新しいモデル系であるシクリッドやトゲウオは、進化的にはゼブラフィッシュよりもメダカに近縁であり、そのため、メダカのゲノム塩基配列からは脊椎動物の4億年のゲノム進化についての貴重な手がかりが得られると考えられる。

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生態:水不足の熱帯

 熱帯雨林は地球上で最も多様性に富む種類の植物群集であり、その生態系が持つ様々な機能を(そこに集まる生物種だけでなく)人間にも提供している。

 そのため熱帯林には政策立案者から環境保護団体まで、多方面からの注目が集まっている。

 今回、熱帯林に関して一般的な「湿潤な熱帯林には全般に水分がたっぷりある」という前提に疑問が投げかけられた。

 パナマ地峡全域の種分布パターンの評価により、こうした熱帯林の植物群集の構造が作られる上で旱魃が大きな役割を担っていることが示されたのである。

 したがって、気候変動や生息域の細分化によって、土壌成分の利用可能量が変化すると、熱帯の種は大打撃を被ると考えられる。

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2007年10月21日

進化:ダーウィンの「競争」説に終止符

 生物学界の中でも特異な世界といえる、ダーウィンの進化論についての学者たちの討論。それはあたかも、かのアインシュタインがそうであったように、ダーウィンが挙げた説について集中的に(他説を信じる者はダーウィン説を打破するために、ダーウィン説を信じる者は守るためだけに)激しい論争が行われており、それは特殊な世界となっている。

 議論が過激な論争に落ち入り易いためか、著書「利己的な遺伝子」で著名な分子学の見解で説を唱えるR. ドーキンスが、近年の著書でダーウィンの擁護に回るものが数冊もあるほどの異様ぶりであるので、これを書く著者は、nature誌を読んでは引いてしまうため、詳しく調べていない。

 今回、ダーウィンが唱えた「競争」説についての根拠が得られ終止符が打たれたらしい。


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地球:マントルの再循環

 地球の火山活動の地震活動は地球内部の活発な活動を表しており、地表の海洋プレートがマントルを通して再循環していることを示しているが、この過程の性質と時間スケールはよくわかっていない。

 このような深部での再循環の程度を絞り込むために、Turner らはアゾレス諸島で得られた玄武岩中の同位体含有量の分析を行った。

 その結果から、アゾレス諸島の玄武岩の一部はメルトと流体が枯渇した少なくとも25億年前のリソスフェアマントルに由来するが、その他は、メルトに富んだおよそ30億年前の玄武岩に由来する部分を含んでいることが示唆された。

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2007年10月20日

幹細胞:異常なものを再利用する

 クローニングに新たな朗報。クローニングに異議や異論がある者には喜ばしくない話である。受精卵にもある再プログラミング能があるという。

 ドナー特異的な胚性幹細胞を作るためにヒト卵細胞を使うのには異論が多い。マウスで開発された方法がもしヒトでも使えるなら、こうした目的のために卵細胞を入手する必要はなくなるだろう、という見解も出てきている。

(しかし、いくら治療のためとは言っても、有糸分裂中に一時停止した受精卵を体細胞の作成、クローン動物の満期発生が可能とするこの技術は、生命倫理が問われるに値するだろう、と私的な見解では、「受精卵は母体のシステムの一部:1つの部品」として異論側に自分は在している。だが、今後、異論を唱えるために、あえてこの情報を取り上げようと思う。)

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宇宙:超新星爆発の予行演習

 2004年10月、銀河 UGC 4904 に明るい可視光トランジェント(一時的に出現する天体)が発見されたが、このトランジェントは超新星かと思われるほど大規模で明るかったという。

 その後の研究で、そこまでの規模ではなかったことが示唆されたものの、発見から2年後に、派手な爆発を起こしたようである。

 超新星 SN 2006jc の天球上の位置は、2004年の可視光トランジェントのそれとぴったり同じだったという。このような二度の増光が観測されたのは今回が始めてである。

 現在のところその原因はわかっていない。

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環境:森林炭素への窒素の影響

 人間活動によって余分な窒素が投入されれば大気中の炭素の北方林や温帯林に隔離される量は増える。

 日本国内の科学技術や研究機関においては、対応の必要性から、早くから機械工学的なプロセスから営まれ、都市計画などや予測などでごく当たり前に実施されていることであるが、基礎科学上の科学界では長く論争が続いていたらしい。

 西ヨーロッパと米国の森林生態系に関する研究によって、長く続いていた論争の1つに決着がついたが、一方で、多数の新しい疑問が浮上してきたという。

 問題になっていたのは、地球規模の炭素循環への窒素堆積の影響であり、そのうちでも特に、人間活動による窒素堆積の影響であったという。

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生態:裏庭の鳥がバタバタと

 外来種両生類の持込でウイルスが浸入し、在来種両生類の存続が危ぶまれることから、在来種保全の必要性があると報道されたことは、まだ記憶に新しいと思うが、実は、他の種の生物の場合にも、既に事例が起こっていた。

 ウエストナイルウイルスは北米で人家付近に生息する鳥類個体群に甚大な影響を及ぼしていることが、大陸全体にわたる分析から明らかになった。

 鳥類の個体数減少パターンは、このウイルスが原因のヒト疾患のパターンに対比しているのである。

 北アメリカでごく普通に見られる鳥類の一部のカオカケス、コマツグミ、ルリスツミ、イエミソサザイなどの数は、ウエストナイルウイルスの感染が原因で過去30年間に大幅に減少した。

 アメリカで最初に大流行が報告されたのは、1999年のニューヨーク市であり、おそらくウイルスに感染した鳥、或いは、蚊が侵入したためであると考えられている。

 繁殖期の鳥類個体群に関する新たな研究により、個体数の減少は予想よりもずっと大きく、生態系全体の安定性への影響について懸念を生じさせるに充分なほどだとわかった。

 この研究により、1つの浸入病原体が在来の野生生物に広くは快適な影響を与えうることが実証され、野生生物の売買が危険をはらんでいることが明白となった。

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2007年10月19日

工学:どんどん進化するNMR

 NMRという優れた測定法をさらに改良。

 まるでソレイドの魔法のような MAS (マジック角回転: magic angle spinning )と呼ばれる手法を使うと、核磁気共鳴分光法で固体の扱う際の感度を、溶液を使う場合と同じくらいにすることができるという。これによって、シグナル検出のさらによい方法が考えられた。

 核磁気共鳴(NMR)は、液体や固体の局所構造と動的性質を探ることが出来るため、現在利用できる最も強力で汎用性の高い分析法の1つとなっている。

 しかし、NMRには本質的に感度が非常に低いという大きな欠点があり、このため極めて小さい試料には向かない。

 そこで登場したのが、「MACS」すなわちマジック角コイル回転という新技術である。

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細胞:幹細胞と老化

 DNA損傷修復の欠陥のために組織の恒常性維持の能力が衰えるという、老化の仕組みについての重要な仮説に関する研究結果を2つの研究グループが報告している。

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気候:ハリケーンの発生頻度は「通常」に戻っただけだった。

 北大西洋の大きなハリケーンの発生頻度は、1995年以降大幅に増加してきたが、その原因が地球温暖化なのか、あるいは自然変動なのかはまだはっきりしていない。

 すなわち、この傾向の原因は人為由来の人間活動により引き起こされた気候変化と自然変動の両方であるとされてきたが、主な原因はまだはっきりしていないということである。

 この問題に取り組む方法の1つは、過去のハリケーン発生頻度の変動を検討することであるが、過去のハリケーンの発生頻度と強度の変化からハリケーン活動に影響を与える要因についての手がかりが得られても、北大西洋のハリケーン活動に関する信頼できる観測データは数十年分しか存在しないという。


 北大西洋での強いハリケーンの発生頻度は過去10年間に増大してきた。

 昔の嵐の跡をだとり、観測記録のない時代に同じような暴風雨が残した代理記録を詳細に調べることは、ハリケーン活動への影響を評価するのに役立ちそうだ。

 しかし、私的な見解(本誌には記載されていない話)では、〔温室効果ガスの発生量〕や〔温度の上昇〕などといった、環境の立地条件が当時と数値が違うことと、巨大ハリケーンを考えると、そう考えるのは、まだ早過ぎるかもしれない。

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2007年10月18日

宇宙:ヘラクレス座に見つかった最も高温の惑星

 新たに発見された「ホットジュピター」HD149026b は知られているうちで最も高温の惑星である。

 およそ2,300Kという温度は多くの低質量星の値より高い。大気の方もまた従来とは違っており、入射したあらゆる光をすべて再放射しているらしい。

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地球:呼吸し続ける地球―残っているArgon-40

 地球の大気中にある不活性ガス同位体の一部は、地球の深部からのみ生じる。地球がこういうガスをどのくらいの量でどのようにして放出するのかについては解決済みとされてきたが、この通説に対する疑問が浮かび上がってきているという。

 上部マントルからはアルゴン40が完全に希ガス化しているということから、希ガスは地球などの「地球型」惑星のマントルからの脱ガスを追及するのに広く用いられているが、新たに行われた研究によって、この手法に疑いがもたれるようになりそうだ。

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気候:メタンによる温暖化の根拠

 暁新世/始新世境界温暖極大期(PETM)と呼ばれる、およそ5,500万年前に起こったと考えられている全球的温暖化の期間は、温室効果ガス濃度の急激な上昇が原因とされ、その説明として最も可能性が高いのが「メタンハイドレートの解離」という現象である。

 これまで、高緯度域で起こった陸上環境からのメタン放出により、温暖化への影響が増強されたのではないかと考えられていたが、湿地からのメタン放出の増大を示す直接的な根拠はなかった。

 英国南東部のコバム褐炭層(Cobham Lignite)は、近年その性質が明らかにされた「PETM期を通して形成された一連の堆積物」にあたるが、今回、その地球化学的分析からある程度の証拠が得られたという。

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