遺伝子・進化・生態 | ダーウィン・ジャーナル

2019年話題になった最新科学論文・ニュースまとめ10選

チャールズ（管理人） — Fri, 13 Mar 2020 21:24:46 +0000

Altmetric社が2019年に世界的に話題になった論文トップ100のランキングを発表しています。

当記事ではその中から、管理人の独断と偏見で面白いと感じた研究論文を10本ご紹介します（出典論文リンク付き）。

第94位　痛みを感じないという珍しい女性の遺伝子を解明

参考動画｜NBC News：痛みや不安を感じないという稀有な女性、ジョー・キャメロンさんについて報じたニュース動画。

痛みを感じないため、自分の腕を火傷した時に、肉が焼ける匂いで初めて気づくということもあったようです。痛みを感じない原因と考えられる遺伝子変異が本論文で発表されました。

詳しくは次の記事で取り上げています
⇒ 痛みや不安・恐怖を感じない！？驚愕の女性の原因遺伝子を解明ー最新研究

アメリカでは、医師が処方するオピオイド鎮痛薬への依存症・中毒死が深刻化しており「オピオイド危機」として社会問題になっています。

関連記事 ⇒ 米オピオイド危機、製薬会社の創業者に禁錮5年6月

参考動画｜TED：オピオイド離脱症状や医療体制の問題についての体験談（日本語字幕あり）

こうした背景もあり、本研究の知見が痛みの緩和などで医療への応用に役立つことも期待されているようです。

出典Abdella M. Habib et al. Microdeletion in a FAAH pseudogene identified in a patient with high anandamide concentrations and pain insensitivity. British Journal of Anaesthesia, 123 (2): e249ee253 (2019) https://doi.org/10.1016/j.bja.2019.02.019

第81位　HIVの除去にマウスで成功

参考動画｜USA TODAY：本研究を報じたニュース動画

ゲノム編集技術と抗ウイルス薬を組み合わせることで、マウスからHIV（ヒト免疫不全ウイルス）を取り除くことに成功したようです。

詳しくは次の記事で取り上げています
⇒　HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か

出典Dash, P.K., Kaminski, R., Bella, R. et al. Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized Mice. Nat Commun 10, 2753 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-10366-y

第80位　リンゴ1個は、およそ1億の細菌を含んでいるらしい

参考動画｜WTAJ TV：本研究を報じたニュース動画

私たちが1個のリンゴを食べるときには、およそ1億の細菌も取り込んでいるらしい、との推定が発表されています。

また、有機栽培のリンゴの方が慣行栽培のリンゴよりも細菌の種の多様性が高いことがわかり、そのことが食べる人の健康に寄与している可能性もあるようです。

詳しくは次の記事で取り上げています
⇒ リンゴに1億の微生物、細菌の多様性は有機栽培の方が高いと判明ー健康にメリット？

出典Wassermann B, Müller H and Berg G (2019) An Apple a Day: Which Bacteria Do We Eat With Organic and Conventional Apples? Front. Microbiol. 10:1629. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01629

第75位　牛にシマウマの縞模様をペイントして虫よけに成功

黒毛の牛に白い塗料を塗ってシマウマのような模様にすると、通常の状態の牛と比べて、アブなどの虫が寄ってこなくなるという研究結果を、愛知県の農業総合試験場などがまとめました。https://t.co/ftEd2E3C62 #nhk_news #nhk_video pic.twitter.com/z9JxI7M0CA

— NHKニュース (@nhk_news) November 15, 2019

近年、シマウマの縞模様にはアブなどの吸血昆虫を回避する役割があるという仮説を支持する研究結果が報告されています。

本研究もその知見を応用したもののようで、殺虫剤に代わる環境にやさしい家畜保護方法として期待できるかもしれないとのことです。

⇒ 先住民族のボディペイントの謎、シマウマの縞模様と共通する生存上の意外なメリットとは？ー最新研究

2020年にはウシに目玉模様を描いた研究が話題になっています。

⇒　2020年話題になった科学論文ニュースまとめ10選

出典Kojima T, Oishi K, Matsubara Y, Uchiyama Y, Fukushima Y, Aoki N, et al. (2019) Cows painted with zebra-like striping can avoid biting fly attack. PLoS ONE 14(10): e0223447. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223447

第69位　ミトコンドリアは父親から受け継がれることもある？

【父親由来のミトコンドリアがたどる運命 | Natureダイジェスト4月号】ミトコンドリアのDNAは、母親の卵細胞のみに由来すると考えられていたが、稀に父親のものも子に伝わることが示された。父親由来ミトコンドリアの排除に関わる常染色体上の遺伝子との関連が示唆される。 https://t.co/wHnvxqI29Q

— Nature ダイジェスト／編集部 (@NatureDigest) March 29, 2019

「ミトコンドリアは母親からしか伝わらない」というのがこれまでの生物学の一般的な定説だったと思うのですが、本研究では、まれに父親のミトコンドリアも子に伝わる可能性が示されたようです。

ただし、本論文の結論に対しては反対意見・批判もでており、議論が行われているようです。

出典Shiyu Luo et al. Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans. PNAS December 18, 2018 115 (51) 13039-13044 https://doi.org/10.1073/pnas.1810946115

第66位　ゲノム編集の新技術「プライム編集」では、意図しないオフターゲット効果を低減できうる

ICYMI (or were teaching like me), breakthrough from @liugroup / @davidrliu @broadinstitute on “Prime editing” (and I don’t use breakthrough lightly). They engineered Cas9 (below) to avoid unwanted #CRISPR side reaction in #GeneEditing https://t.co/ESeZMP03hd pic.twitter.com/avOOqnVugY

— ACS Chemical Biology (@ChemicalBiology) October 22, 2019

新しいゲノム編集技術「プライム編集（prime editing）」では、従来のCRISPR-Cas9とは違ってDNA二本鎖切断やドナーDNAを必要とせず、狙った場所以外への意図しない影響（オフターゲット効果）を低減できたり、遺伝子編集の正確性や効率性を向上させることが可能なようです。

CRISPRやプライム編集などゲノム編集の概要は、次の記事でも触れています
⇒ ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

出典Anzalone, A.V., Randolph, P.B., Davis, J.R. et al. Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature 576, 149–157 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1711-4

第38位　週に2時間以上自然の中で過ごすことは、健康に良いかもしれない

参考動画｜Blue Health：論文の著者Mathew White博士が研究の概要を解説。

所得が高くて大部分が都市化された社会では、自然にたくさん触れることが健康と関連しているという証拠が増えつつあるようです。

本研究では、イングランドの約2万人のデータを調べた結果、週に2時間以上自然で過ごすことが、良好な健康状態や幸福感（ウェルビーイング）と関連していることがわかったようです。

ちなみに自然で過ごす2時間は、一回にまとめてでも、小分けにしてでも（たとえば30分を4回など）、違いは見られなかったとのことです。

出典White, M.P., Alcock, I., Grellier, J. et al. Spending at least 120 minutes a week in nature is associated with good health and wellbeing. Sci Rep 9, 7730 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-44097-3

第12位　量子超越性の実証に成功した、とグーグルが発表

参考動画｜Google：本研究の概要（量子超越性の実証）についての解説動画

「量子超越性」とは、大雑把に言えば、従来型のコンピュータでは不可能だったことが量子コンピュータでは可能になる、というようなことを意味するようです。

本研究では、最先端のスーパーコンピュータでも1万年かかる計算を、量子コンピュータを使って約3分20秒で解けた、として量子超越性が実証できたと発表されています。

ただし、この発表に対しては、たとえばIBMなどが反論するなど、議論が行われているようです。

参考動画｜TED：量子コンピュータについてのわかりやすい解説（日本語字幕あり）

将来、量子コンピュータが応用されうる領域として、暗号化（セキュリティ）、医薬品開発（分子シミュレーション）、効率的なデータ送信（情報のテレポーテーション）といった例が上の動画では挙げられています。

出典Arute, F., Arya, K., Babbush, R. et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor. Nature 574, 505–510 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5

第10位　落とした財布は、中の現金が多いほど戻ってくる確率が高い

人々の正直さと利己性について大規模に調査した、経済学と心理学にまたがる研究です。

世界40か国で、様々な金額の現金が入った17000個以上の財布を落とす実験を行った結果、ほとんどの国で、中の現金が多く入っている財布ほど戻ってくる確率が高いことがわかったようです。

A great study of impersonal honesty using the lost wallet paradigm in 355 cities spanning 40 countries (17,000 lost wallets). Big variation across cities, but (almost) everywhere people were MORE likely to return the wallet when it had MORE money in it. @MichelAMarechal pic.twitter.com/I4RyyAp2Sg

— Joe Henrich (@JoHenrich) June 20, 2019

↑財布が戻ってくる確率が最も高かったのはスイスだったようです。日本は不参加。

An incredible (and hopeful) new study on honesty:

Across 40 countries, people are more likely to return planted wallets when they contain money, esp a lot of money.

A pattern economists didn’t predict, and consistent with broad altruistic concern. https://t.co/SgjpekeRWQ pic.twitter.com/a3SGxsmdip

— Jamil Zaki (@zakijam) June 20, 2019

↑財布の中身の金額が高いほど返却率が高いというデータも。

今回の結果でみられた正直な行動は、一流のアカデミックな経済専門家の事前予想とも反していたようです。

この結果を説明できうる要因としては、財布の持ち主への利他的な配慮や、自分を泥棒としてみることへの嫌悪感（心理的コスト）などが考えられているようです。

関連記事 ⇒ 心理学の面白い研究論文まとめ

出典Alain Cohn et al. Civic honesty around the globe. Science 2019: Vol. 365, Issue 6448, pp. 70-73 https://doi.org/10.1126/science.aau8712

第1位　しゃべるモナリザが登場：人工知能がたった1枚の画像から話す顔を生成

参考動画｜The Telegraph：人工知能により生命を吹き込まれた、ダ・ヴィンチ作の絵画「モナリザ」がしゃべっています。

参考動画｜本論文の著者Egor Zakharov氏によると思われる、研究の概要の解説

しゃべる顔を生成するために、従来は、一人の顔の大量の画像データセットによる訓練が必要だったようです。しかし本研究では、少ない数枚の画像、場合によってはたった一枚の画像だけからでも、しゃべる顔を作り出すことに成功したとのことです。

上の動画では、目、眉毛、鼻、口、輪郭といった顔の要素をソースから抽出して、ターゲットの顔にあてはめている様子が確認できます。

※人工知能のこのような技術を利用して、動画中の人物の顔を巧妙に入れ替えたり、実際には話していないことを話させたりできる「ディープフェイク」については、次の記事でまとめています。
⇒ ディープフェイクとは？偽動画の例や仕組み・作り方・危険性などをまとめて紹介

出典Egor Zakharov et al. Few-Shot Adversarial Learning of Realistic Neural Talking Head Models. arXiv:1905.08233v2

以上、2019年の面白い科学論文・ニュースまとめ10選でした。最後までご覧頂きありがとうございました！

※2020年に話題になった研究論文は以下にまとめています。

⇒　2020年話題になった科学論文ニュースまとめ10選

2020年の論文は、例年以上に物議をかもしている研究が多くなっています。

過去に話題になった研究については以下の記事でも触れています。

⇒　2017年話題になった生物学の最新ニュース・論文まとめ10選

⇒　2018年に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ10選

⇒　2019年前半に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ10選

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花粉を運ぶ昆虫を約1億年前の琥珀で発見、白亜紀に虫が送粉していた証拠

チャールズ（管理人） — Wed, 13 Nov 2019 23:55:40 +0000

写真の琥珀内の虫は、花粉を運んだ昆虫として最も古い化石かもしれません。

米国科学アカデミー紀要に2019年11月に掲載されたTong Bao氏らの論文では、約1億年前の白亜紀に花粉を運んだと考えられる甲虫の一種が琥珀内で発見されたことが報告されています。

花を持つ植物が繁栄したのは、昆虫の送粉のおかげ？

ダーウィン以来、白亜紀に被子植物が適応放散した大きな要因は、昆虫が花粉を運んで受粉したことだと考えられてきたものの、直接的な証拠はこれまで見つかっていなかったようです。

今回ミャンマーの琥珀内で見つかった昆虫は、ハナノミ科（Mordellidae）に属する甲虫の新種で、Angimordella burmitinaと名付けられたようです。

現存するハナノミ科の種も大部分は被子植物の花粉を食べているとのこと。

参考動画：ハナノミ科（Mordellidae）の一種と思われる昆虫の映像

ハナノミを含む甲虫類（カブトムシの仲間）は地球上の全動物種の約1/4を占める大きなグループで、7万7000種以上の甲虫が花を訪れていると推定されており、被子植物の送粉者（ポリネーター）の中でも際立った存在となっているようです。

今回見つかったAngimordella burmitinaは、花粉を食べることに特化した口を持っていた他、体毛の長さや間隔が花粉を保持して運ぶのに適していたことなども確認されたようです。

A：琥珀中で見つかったハナノミの一種（赤点は昆虫に付着した花粉粒、黄点は付着していない花粉粒）B～H：拡大した花粉粒。3つの溝があるのは、真正双子葉類の花粉の特徴のようです。（Tong Bao氏らの論文[CC]より引用）

今回見つかったハナノミAngimordella burmitinaの再現図。花の形や色は想像。
（Tong Bao氏らの論文[CC]より引用）

被子植物の花粉を昆虫が運んでいたという最も古い証拠は、これまでは約5000万年まででしたが、今回の新発見によって、さらに約5000万年追加され、花粉虫媒の歴史は少なくとも約1億年前の白亜紀までさかのぼることになったようです。

管理人チャールズの感想

花粉を運ぶ昆虫の種類というと、まずハチがすぐ思い浮かびますが、甲虫類も意外と虫媒花の受粉に貢献しているのかもしれませんね。

ちなみに、農業上のポリネーターとしても重要なミツバチについては、近年、蜂群崩壊症候群（Colony Collapse Disorder：CCD）という原因不明の大量失踪現象が起きており、ダニやネオニコチノイド系農薬といった潜在的な要因について議論されているようです↓

参考動画｜TED-Ed：ミツバチ大量失踪現象についてのわかりやすい解説（日本語字幕あり）

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）Tong Bao, Bo Wang, Jianguo Li, David Dilcher. Pollination of Cretaceous flowers. Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2019, 116 (49) 24707-24711; https://doi.org/10.1073/pnas.1916186116

卵からふ化直後に琥珀に閉じ込められた1億3千万年前の昆虫を発見！古生物学最新研究

太古の世界で卵からふ化した直後に琥珀内に閉じ込められてしまった、悲劇の昆虫が発見された。古生物学論文誌「パレオントロジー（Palaeontology）」に2018年12月に掲載されたRicardo Pérez‐de la Fuente氏らの...

一列に並んだ三葉虫の化石を発見、集団行動は4億8千万年前から存在か【最新研究】

化石の例としてよく知られる三葉虫が、集団行動をとっていた可能性が判明したようです。英科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に2019年10月に掲載されたJean Vannier氏らの論文では、一列に並んだ三葉虫の化石を発見したことが報告...

奇妙な形態のカニの化石を発見、「カニとは何か」定義が揺らぐ？ー最新研究

様々な種の特徴をあわせ持つ、奇妙な形態のカニの化石が見つかった。「カニらしさ」とは一体何なのか、考え直す必要があるかもしれない。米科学誌「サイエンス・アドバンシーズ」に2019年4月に掲載されたJ. Luque氏らの論文では、私たちが通常「...

2018年に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ10選

Altmetric社が2018年に影響力の大きかった論文トップ100のランキングを発表しています。この100本の学術論文の中から、当サイトの管理人が独断と偏見で選んだ生物学などに関係する論文10本をご紹介します。出典論文へのリンクも全て記載...

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【動画】ザトウクジラの泡による狩り「バブルネットフィーディング」、ドローン撮影に成功

チャールズ（管理人） — Wed, 23 Oct 2019 06:06:45 +0000

ザトウクジラは、円形に泳ぎながら泡を吐いて、獲物を取り囲むネットを作り出す「バブルネットフィーディング」という狩りを行うようです。

ハワイ大学の研究者や協力機関が、このザトウクジラの独特な漁の様子を、ドローンによる空撮とザトウクジラに取り付けたカメラによって捉えることに成功したとのことです。

また、学術誌「ロイヤルソサイエティ・オープンサイエンス」に2019年10月に掲載されたMadison M. Kosma氏らの論文では、ザトウクジラは泡による柱状のネットに加えて、胸びれも使って獲物を効率的にとらえている可能性が報告されています。

ザトウクジラの「バブルネットフィーディング」動画

参考動画｜ハワイ大学：バブルネットフィーディングの上空からの映像と、クジラ視点の水中映像が見られます。

参考動画｜GALAXIID：バブルネットフィーディングを捉えた別な美しい映像

泡のネットに加えて胸びれも使っている？

Madison M. Kosma氏らの論文では、らせん状の泡ネットに加えて、胸びれを第2のバリアとして獲物を取り囲んでいる可能性が報告されています。

↑StageAではバブルネットが獲物（黄色の点で表示）を取り囲み、StageBでは胸びれを第2のバリアとして活用。StageCで獲物に突進。（Madison M. Kosma氏らの論文[CC]より引用）

↑胸びれをV字型に突き上げるような姿勢もみられたようで、こちらも餌を効率的に取り囲むための第2のバリアとして機能している可能性があるようです。また、光の反射を利用している可能性も考えられているようです。（Madison M. Kosma氏らの論文[CC]より引用）

最後に、バブルネットフィーディングの別な映像

参考動画｜BBC Earth：ザトウクジラの独特な鳴き声（歌）も聞こえています。バブルネットフィーディングには高い知能と協力が必要と考えられているようで、地域や個体によっても行動に違いがみられるようです。

管理人チャールズの感想

ザトウクジラの生態・捕食行動についてのとても興味深い映像・研究でした。クジラが出す泡の美しいらせん構造を見ていると、先日記事で取り上げた黄金比や対数らせんのことが自然と思い出されました。自然の美と数学には何かしらの関わりがあるのでしょうね。

参考文献・出典論文（Creative Commons）Kosma, M.M., Wreth, A.J., Szabo, A.R., Straley, J.A., (2019). Pectoral herding: an innovative tactic for humpback whale foraging. Royal Society of Open Science. Vol 6, Issue 10. https://doi.org/10.1098/rsos.191104

ヒトの頭蓋骨で「黄金比」を発見？【最新研究】

美しい比率といわれる「黄金比」は、植物の葉の配列など自然界でさまざまな例が見られるようです。今回、学術誌「Journal of Craniofacial Surgery」に2019年9月に掲載されたRafael J. Tamargo氏らの...

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一列に並んだ三葉虫の化石を発見、集団行動は4億8千万年前から存在か【最新研究】

チャールズ（管理人） — Fri, 18 Oct 2019 05:33:07 +0000

化石の例としてよく知られる三葉虫が、集団行動をとっていた可能性が判明したようです。

英科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に2019年10月に掲載されたJean Vannier氏らの論文では、一列に並んだ三葉虫の化石を発見したことが報告されています。

さまざまな動物の集団行動

鳥の飛翔や魚の遊泳のほか、無脊椎動物でもガの幼虫やバッタなどの昆虫の群れ行動、イセエビの行進（下の動画参照）など、さまざまな動物で集団行動が知られています。

しかし、このような動物の集団行動の進化的起源や初期の歴史については、これまでよくわかっていなかったようです。

参考動画｜Cousteau：イセエビの仲間が海底で一列になって行進する様子が見られます。

一列に並んだ三葉虫の化石を発見！

↑一列に並んだ三葉虫の化石。大きさは左下のスケールバー（1cm）参照。（Jean Vannier氏らの論文[CC]より引用、CREDIT
Jean Vannier, Laboratoire de Geologie de Lyon: Terre, Planètes, Environnement (CNRS / ENS de Lyon / Université Claude Bernard Lyon 1)）

今回モロッコで発見されたこの化石は三葉虫の一種Ampyx priscusで、古生代オルドビス紀前期（約4億8千万年前）のものと考えられるようです。

三葉虫とは海で生活していた節足動物の仲間で、古生代末期に絶滅したと言われています。

↑拡大した三葉虫の形態の画像。長い特徴的な棘（トゲ）が見える。（Jean Vannier氏らの論文[CC]より引用）

↑一列に並んだ三葉虫の別な化石（Jean Vannier氏らの論文[CC]より引用）

なぜ三葉虫は一列に並んでいた？ 2つの仮説

↑三葉虫が一列に並ぶメカニズムについての仮説（Jean Vannier氏らの論文[CC]より引用）

この三葉虫が一列に並んで集団行動をとっていた理由としては、

・嵐などによる生息環境のかく乱に対する応答（より穏やかな海域へ集団で移動するなど）

・産卵場所への移動など、季節的な繁殖行動（今回の化石集団には幼生はほとんど含まれておらず、性的に成熟したと考えられる成体などが大半だった）

などの可能性が挙げられています。

この三葉虫（Ampyx priscus）は目が見えなかったと考えられているため、トゲを介した機械的な刺激やフェロモンなどの化学シグナルによって集合・整列したと推測されているようです。

一列に並ぶメリットとしては、流体力学的な抵抗を減らしてエネルギーを節約したり、天敵・捕食者から攻撃されにくくなる、といった可能性が挙げられています。

今回の発見によって、動物の集団行動の進化的な起源は非常に古いことが示唆されているようです。

参考文献・出典論文（Creative Commons）Vannier, J., Vidal, M., Marchant, R. et al. Collective behaviour in 480-million-year-old trilobite arthropods from Morocco. Sci Rep 9, 14941 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-51012-3

管理人チャールズの感想

三葉虫についての興味深い論文でした。限られた痕跡から大昔の生物の生態や行動について考察している論文では、推理小説を読んでいるかのようなワクワク感があるかもしれませんね。

一列に並んでいた理由については、食べ物・エサを求めた移動や集団脱皮の可能性なども検討されたようですが、これらの仮説を支持する証拠は見つからなかったようです。

今回の三葉虫の化石については、水流などの影響で偶然きれいに整列したのではなく、三葉虫が集団行動をとっている時に突然生き埋めになったりしてできた可能性が高いと論文の筆者らは考えているようです。

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ゲノム編集だけではないCRISPR、ウイルスの検出・破壊で医療へ応用【最新研究】

チャールズ（管理人） — Sat, 12 Oct 2019 11:04:27 +0000

CRISPRといえばゲノム編集が有名ですが、他の方法でも医療への応用が可能なようです。

学術誌「モルキュラー・セル」に2019年10月に掲載されたCatherine A.Freije氏らの論文では、CRISPRのCas13という酵素によってRNAウイルスを検出・破壊する方法が発表されています。

ウイルスに対する治療薬の開発

現在のところ、ウイルスに対する治療薬やワクチンは十分ではないようです。

ヒトの病気の原因となるウイルスは多様で、新たな病原体が出現したり、また、薬剤耐性を急速に進化させたりするため、それらに柔軟に対応できるような新たな抗ウイルス薬の開発が必要とされているとのことです。

CRISPRを利用して、RNAウイルスを検出・破壊

今回、Catherine A.Freije氏らの研究では、CRISPRのCas13という酵素を利用してウイルスを検出・破壊する方法を開発したようです（下図参照）。

↑インフルエンザAウイルス（IAV）などのRNAをCas13で検出・破壊する仕組みの模式図。どのターゲット（標的）を狙うかもプログラム可能なようです。（Catherine A.Freije氏らの論文[CC]より引用）

CRISPRではDNAをターゲットとするCas9が有名かと思いますが、今回の研究で用いられたCas13はRNAを切断できるようです。

インフルエンザウイルス、エボラウイルス、ジカウイルスといったヒトの病気を引き起こすウイルスの多くはRNAウイルスだそうです。

CRISPRは自然界ではもともと、細菌がバクテリオファージに対抗するための免疫システムだったと言われていますので、今回の発明ではそれをうまく医療に応用したようですね。

※CRISPR・ゲノム編集の概要についてはこちらの記事でまとめています

ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

ノーベル賞候補ともいわれるゲノム編集技術（→追記：2020年ノーベル化学賞）。この衝撃的な最新テクノロジーは私たちの社会や生活を大きく変えつつあります。まだ日本語でわかりやすい説明が少ないように思いますので、英科学誌「ネイチャーコミュニケ...

Cas13を用いてウイルスを検出する方法は、以前からすでに確立されていたようで、「SHERLOCK」と呼ばれているようです（下の動画参照）。

参考動画｜McGovern Institute：Cas13を利用してウイルスを検出する「Sherlock」システムについての解説。たとえば、エボラウイルスの大流行時に現場でウイルスを検出することなどに利用できる可能性があるようです（英語のみ）

管理人チャールズの感想

ゲノム編集以外の方法でCRISPRを医療に応用した、興味深い研究でした。ウイルスと戦うために細菌がもともと持っていた、いわば自然の武器をそのまま生かそうというのは、もしかすると賢明な方法なのかもしれないですね。

参考文献・出典論文（Creative Commons）Freije, C.A.; Myhrvold, C.; Boehm, C.K.; Lin, A.E.; Welch, N.L.; Carter, A.; Metsky, H.C.; Luo, C.Y.; Abudayyeh, O.O.; Gootenberg, J.S.; et al. Programmable Inhibition and Detection of RNA Viruses Using Cas13. Mol. Cell 2019, 76, 826–837. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2019.09.013

HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

抗ウイルス薬を用いる現在のHIV（ヒト免疫不全ウイルス）治療では、HIVは完治しないため、薬を一生飲み続ける必要があるようです。しかし今回、英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年7月に掲載されたPrasanta K. Da...

遺伝子ドライブとは？図や動画で原理・メカニズムをわかりやすく解説

遺伝子ドライブの概要に関してわかりやすい日本語の情報がまだ少ないため、ハーバード大学ヴィース研究所が公開している動画やMITメディアラボのK.M.Esvelt氏の論文などを引用しながら、遺伝子ドライブの原理・仕組みなどについて簡単にまとめて...

ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L....

世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

2018年11月に世界で初めて遺伝子編集した双子の赤ちゃんを誕生させたと発表して、メディアや科学者たちから強い批判を浴びている中国の賀建奎（フー・ジェンクイ）氏。受精卵のゲノム編集は、倫理的な問題などから、中国を含む多くの国で規制されてい...

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北米の鳥類が過去50年で約30億羽、30%近く減少したことが判明ー最新ニュース

チャールズ（管理人） — Fri, 27 Sep 2019 15:42:06 +0000

米科学誌「サイエンス」に2019年9月に掲載されたKenneth V. Rosenberg氏らの論文によれば、北米の鳥類が過去約50年間で約30億羽、29%減少したことがわかったようです。

参考動画｜American Bird Conservancy：本研究の概要を報じた動画

この動画の解説では、鳥類減少を引き起こした可能性のある要因として、

生息地の喪失
野外を自由に徘徊するネコ
窓ガラスとの衝突
殺虫剤
昆虫の減少
気候変動

などが挙げられています。

殺虫剤については、ミツバチなどへの悪影響が指摘されているネオニコチノイド系農薬が、渡り鳥の渡りを遅らせるなど、鳥類にも悪影響を及ぼしている可能性が最近の論文で指摘されています。

また、昆虫の減少については、今年の4月に出た論文で、40%以上の昆虫が絶滅の危機にあるとの警告が発表されています。

参考文献：Rosenberg, K. V. et al. 2019. Decline of the North American Avifauna. Science 365(6461). https://doi.org/10.1126/science.aaw1313

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ゲノム編集でアルビノのトカゲが誕生【最新研究】

チャールズ（管理人） — Wed, 25 Sep 2019 03:51:18 +0000

ゲノム編集をハ虫類に応用するのはこれまで技術的に難しかったようですが、今回トカゲで成功したようです。

学術誌「セル・リポーツ」に2019年8月に掲載されたAshley M.Rasys氏らの研究では、CRISPR Cas9（クリスパーキャスナイン）と呼ばれるゲノム編集技術によって、アムールトカゲの狙った遺伝子を改変して、アルビノ（白化）個体を生み出すことに成功したようです。

さまざまな動物でゲノム編集技術が応用されている

これまでに、すでに多くの魚類・両生類・鳥類・ホ乳類で、ゲノム編集による遺伝子の直接的な操作が行われています。

一般的には、精子と卵が受精した直後の一細胞期の胚にゲノム編集に必要な要素を注入することで遺伝子操作を行うようです。

※ゲノム編集の概要については次の記事で解説しています

ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

しかし、ハ虫類では

・体内受精（受精のタイミングがわかりにくい）

・扱いにくい、柔らかい卵殻

・産卵前に胚発生が始まってしまう

などの特徴があるため、これまでゲノム編集技術をハ虫類に応用することは難しかったようです。

今回の動物実験で行われた、新しいゲノム編集の方法・手順

↑今回トカゲの実験で行われたゲノム編集の手順（Ashley M.Rasys氏らの論文[CC]より引用）

今回の研究では、麻酔手術によって、トカゲの卵巣内にある受精前の卵細胞にゲノム編集のための要素を注入したようです。

参考動画｜Daily Mail：本研究でのトカゲの実験手順（麻酔・手術・注入など）の実演

遺伝子編集が成功して、アルビノのトカゲが誕生

↑ゲノム編集によって生まれたアルビノのトカゲと通常の個体（Ashley M.Rasys氏らの論文[CC]より引用）

遺伝子を改変することに成功して、産卵された卵からアルビノのトカゲが孵化したようです。

なぜアルビノ関連の遺伝子をターゲットに選んだのか？

今回、ゲノム編集のターゲットとして、チロシナーゼ遺伝子が選ばれた理由は、

・多くの脊椎動物にとって致命的でない

・アルビノになるため、ゲノム編集の結果が容易に判別できる

・アルビノに関連する目の病気を研究するモデル生物を作りたい

といった目的・背景があったようです。

今回の実験では、狙った遺伝子の改変効率はあまり高くなかったようですが、今後はこのトカゲ以外のハ虫類や、鳥類にもこの手法が応用できる可能性が期待されているようです。

管理人チャールズの感想

ゲノム編集のハ虫類への応用に成功したというニュースでした。ゲノム編集技術は、幅広い生物で応用が進んでおり、昨年は中国で、ゲノム編集によりHIV耐性を持つとされる赤ちゃんが生まれたニュースが大きな物議を醸していましたね。今後も目が離せない技術です。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）Rasys, A.M., Park, S., Ball, R.E., Alcala, A.J., Lauderdale, J.D. & Menke, D.B. (2019) CRISPR-Cas9 Gene Editing in Lizards Through Microinjection of Unfertilized Oocytes. Cell Reports, 28(9):2288–2292.e3. DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.07.089

様々な生物へのゲノム編集の応用例やニュースは、以下の記事でも取り上げています。

リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

カイコの幼虫は、なぜ桑の葉しか食べないのだろう？その原因と考えられる遺伝子が見つかった。米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年2月に掲載されたZhong-Jie Zhang氏らの研究では、味覚受容体に関連すると思われる遺伝子を破壊する...

CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

CRISPRによるゲノム編集を応用した、新たな害虫駆除方法が発明された。2019年1月に英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されたNikolay P. Kandul氏らの論文によれば、ゲノム編集によって不妊のオスしか発生しない...

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世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

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性別の決定は精子の速度が鍵？「産み分け」の新しい簡単な方法を発明ー最新研究

チャールズ（管理人） — Wed, 18 Sep 2019 03:39:03 +0000

子の性別を産み分けるための、簡便な方法が新たに開発されたようです。

米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年8月に掲載された梅原崇氏らの論文では、X染色体を持つ精子とY染色体を持つ精子を、遺伝子活性にもとづく運動性の違いを利用して分離することによって、人為的に子の性別を決定できる新しい方法が発表されています。

男の子？女の子？性別はどのように決まる？

参考動画｜TED-Ed：さまざまな動物の性別決定の仕組み・原理をわかりやすく解説（日本語字幕あり）

ヒトなど哺乳類では一般的に、性染色体がXXの場合は女の子、XYの場合は男の子となります。母親はXXとなっていてX染色体しか持っておらず、父親はXYですので、子供の性別は父親の精子の性染色体がXかYかによって決まります。

そのため、子供が男の子になるか、女の子になるか、その確率は基本的に50%となります。

他の動物では、遺伝子ではなく環境によって性が決まる種もいるようですね。

今回の論文で発表された新たな「産み分け」方法

速度の違いを利用してX精子とY精子を分離！

性染色体のXとYでは遺伝子が異なりますが、これまではX精子とY精子に機能的な違いはないと考えられていたようです。

ただし、X精子とY精子の運動性の違いについては、これまでの研究で、

・pH（ペーハー）が低かったり（酸性）、温度が高い条件ではY精子の方が急速に運動性が低下

・逆に、pHが高い（アルカリ）条件ではX精子の運動性が低下

することなどが報告されているとのことです（例えば、Oyeyipo IP et al. 2017）。

今回のマウスを用いた研究では、薬剤処理することによって、このXとYの遺伝子の違いが、X精子とY精子の運動性の違いとなって現れたようです。

↑化学処理によって、X精子（右）のみで運動性（速度）が低下した（梅原崇氏らの論文[CC]より引用）

このような運動性の違いを利用することで、X精子とＹ精子を従来よりも簡単に分離することに成功したようです。

これらの分離した精子を選択的に体外受精させることで、８０%以上の確率でオス・メスを産み分けることができた、とのことです。

今回の実験はマウスで行われましたが、すでにウシでは体外受精で、ブタでは人工授精により雌雄の産み分けに成功するなど、他の哺乳類への応用もすすんでいるようです。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Umehara T, Tsujita N, Shimada M (2019) Activation of Toll-like receptor 7/8 encoded by the X chromosome alters sperm motility and provides a novel simple technology for sexing sperm. PLoS Biol 17(8): e3000398. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000398

・広島大学のプレスリリース（日本語）

管理人チャールズの感想

精子による子供の性の産み分けについて、占いや迷信だけではなく、科学的な根拠・エビデンスが存在したんですね。今まで知りませんでした。

ただ、今回の新しい手法を人間に適用することは技術的に可能だとしても、安全面や倫理面などではまだ慎重な議論が必要かもしれませんね。

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電気ウナギの新種で電圧860Vを測定、史上最強の発電生物か【最新研究】

チャールズ（管理人） — Sat, 14 Sep 2019 02:10:34 +0000

長年、１種と考えられていた電気ウナギは、どうやら３種だったようです。

英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年9月に載ったC. David de Santana氏らの論文では、DNAや形態・生態などを調べた結果、新種を含めてデンキウナギは実は3種だったと結論されています。そのうち1種では、これまでの記録を上回る電圧860ボルトが測定されたようです。

アイキャッチ画像：新種を含むデンキウナギ3種（C. David de Santana氏らの論文[CC]より引用）

デンキウナギとは？発電の仕組みや驚異の攻撃能力

デンキウナギの強力な電気は、捕食や防衛に利用されているようです。

なぜデンキウナギは発電できる？

参考動画｜TED-Ed：電気ウナギを含む電気魚はどうやって発電している？発電の仕組み・原理がわかりやすく解説されています（日本語字幕あり）

この動画の説明によれば、発電器官は、何百ないし何千と積み重なった発電細胞からできているとのことです。発電細胞は、神経からの信号でイオンを取り込んで、前面と後面で電荷が逆になるため、何千個もの電池を直列につないだのと同じように電流が流れるようです。

デンキウナギ自身が感電しないメカニズムは、まだ完全には解明されていないとのことです。

ワニや馬に対して、水面から飛びだして攻撃？

1800年3月に探検家フンボルトが目撃したとされる、現地の漁師が馬を利用して電気ウナギを捕獲する様子。電気ウナギが放電して疲れたあとで安全に捕まえたという（Catania氏の論文から引用）

参考動画｜CNN：電気ウナギが水面から飛び出してワニや手の模型を攻撃する様子（英語のみ）

飼育環境の実験では、デンキウナギは攻撃対象によりかかることで、より強力な電気ショックを与えることができたようです（Catania氏の論文）。乾季に水面が浅くなったときに捕食者から身を守るのに役立つと考えられ、探検家フンボルトの証言とも一致している可能性があるとのことです。

電気ウナギは1種類ではなく、3種類だった！

今回、C. David de Santana氏らの研究では、アマゾン川で採集した107匹のデンキウナギの標本を調べた結果、これまで唯一の種と考えられていたElectrophorus electricusに加えて、新たに2種を含む、計3種が存在するとの結論が出されたようです。

↑デンキウナギの系統樹（C. David de Santana氏らの論文[CC]より引用）

↑デンキウナギ3種の主な形態の違い（C. David de Santana氏らの論文[CC]より引用）

このうち、新種のElectrophorus voltaiでは電圧860ボルトが記録され、過去にElectrophorus属で記載されていた650ボルトを大きく上回る結果となり、これまでで最強の発電生物となったようです。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）de Santana, C.D., Crampton, W.G.R., Dillman, C.B. et al. Unexpected species diversity in electric eels with a description of the strongest living bioelectricity generator. Nat Commun 10, 4000 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-11690-z

管理人チャールズの感想

デンキウナギについての面白い研究でした。ちなみに、デンキウナギは分類群的にはウナギの仲間ではないようですね。食べたらどんな味がするのかは・・・不明です。

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ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

チャールズ（管理人） — Thu, 12 Sep 2019 23:50:41 +0000

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。

生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L. Norris氏らの論文によれば、ゲノム編集によって角をなくしたウシの遺伝子を外部機関が調べた結果、外来の細菌の遺伝子が意図せずにウシのDNAに組み込まれてしまっていたことが発覚したようです。

アイキャッチ画像：ゲノム編集で生まれた角のない牛と通常の牛（Alison L. Van Eenennaam氏らの論文[CC]より引用）

ゲノム編集による家畜の遺伝子の改変

参考動画｜SciFri：ゲノム編集によって角が生えないように遺伝子を改変したウシについての解説動画（英語のみ）

ウシの角は他個体や飼育者を傷つける危険性などがあるため、乳牛ではしばしば、子牛の段階でまだ成長していない角を熱によって取り除く（除角）ようです。しかし、この除角は痛みを伴うため、動物福祉の観点から問題視されており、ゲノム編集はその代替策として期待されている面があるようです。

ゲノム編集された除角牛の遺伝子から、意図しない細菌のDNAを発見

今回、FDA（アメリカ食品医薬品局）がゲノム編集された除角牛の遺伝子を調査した結果、目的の遺伝子を導入するために使われた鋳型プラスミド（細菌のDNA）が、意図せずウシのゲノムに組み込まれてしまっていたことが確認されたようです。

↑a：鋳型プラスミド　b：編集されていない遺伝子　c：編集された遺伝子 ⇒ 一方の対立遺伝子にはプラスミドの一部と導入遺伝子の余分なコピーが組み込まれてしまっている（Alexis L. Norris氏らの論文[CC0]の図を引用）

この牛に組み込まれたプラスミドには抗生物質耐性遺伝子などが含まれていたようですが、牛そのものへの潜在的な影響や、この牛を人間が食べる場合の安全性などについては、この論文では特に言及されていません。

企業や研究者がゲノム編集による意図しない遺伝子変異を見過ごさないためには、既存のスクリーニング技術をさらに改良することが必要なようです。

主要参考文献・出典情報（CC0）Alexis L. Norris, Stella S. Lee, Kevin J. Greenlees, Daniel A. Tadesse, Mayumi F. Miller, Heather Lombardi. Template plasmid integration in germline genome-edited cattle. bioRxiv 715482; doi: https://doi.org/10.1101/715482

管理人チャールズの感想

昨年末には、中国でゲノム編集によりHIV耐性を持つように遺伝子改変された赤ちゃんが誕生し、大きな物議を醸していましたね。

最近では、医療面への応用だけでなく、遺伝子改変した家畜や作物など、ゲノム編集食品の規制・表示についても色々と議論が行われているようです。

潜在的なメリットとデメリット、安全性や倫理的な問題など考えるべきことはたくさんありますが、ほとんどの全ての人がいずれは向き合わざるを得ない重要なテーマだと思います。

ゲノム編集については以下の記事でも取り上げています。

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