東北大学・探求型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業))

東北大学・探求型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業)

令和2年度 活動ブログ

令和2年度 活動ブログ養成講座の活動を記録しています

2020.12.12

私と卵と〇〇と...その5

 こんにちは!この一ヶ月間、生活習慣が幾分改善しつつある叶内愛莉です。最近は、朝登校中の景色を眺めるという余裕が出てきます!いつも『この木なんの木気になる木〜』などと鼻唄を歌いながら見過ごしていた木を、ようやくじっくり観察できました。やっぱり植物っていいですよね.... 第二回講義の自家不和合性の話題を思い出しました。第二回のレポートでは満足に自分の考えをまとめきれなかったように思うので、これからはまず自分で考えて紙に書くなど言語化して、それから調べるという流れを大切にしようと思います。 

さて、第5回講義の内容(酵素)に関連して、最近起こった出来事について考えた事があります。 

私はよく寒天を好んで食べます。美味しいですよね寒天。いつも母が作ってくれるのですが、昨日ちょっとした事件(?)がありました。 

いつもの通り、冷蔵庫を開けると寒天液らしきものが冷やしてあります。ヤッター食べようと思い取り出そうとすると、、、 

固まってない、、、。溶かした寒天を室温に放置したときのゲル状というより、ただ流動性に富む液体という感じでした。

少しの困惑を覚えました。20201216010553-95d0e0b1c42799dd31f66198c87a9860d3b8bf2c.jpeg

困惑その一:今まで寒天が固まらないということがなかった。→キウイやミカン、缶詰のパイナップル、グレープフルーツを入れても寒天は固まっていた。

困惑その二:寒天は紅藻類なので、寒天液に入れる食材の影響は受けにくい。→今まで様々な食材入りの寒天を食べてきた経験、そして微生物の培地に使われる(微生物に分解されにくい)ということから。最近LB培地の作成にアガー(いわゆる寒天)を使用したばかりだった。また、ゼラチンのように、果物に含まれるタンパク質分解酵素で固まらないということは寒天ではあり得ないはずだ、と考えていた。(先入観ですね、ヨロシクない) 

そして、この固まらなかった寒天に入っていたものです。

粉寒天(原材料名:紅藻類)、牛乳、ハッサク 

寒天が固まらなかった原因の予想:牛乳とハッサクを組み合わせて固めたこと?牛乳中にコロイド状に分散しているタンパク質が、ハッサクの酸によって固まり寒天の繊維間の結合に影響した、とか、、(牛乳にレモン汁を加えると、タンパク質が分離するというお馴染みの現象です。これはカッテージチーズになるそうですね、恥ずかしながら初めて知りました。)

インターネットで調べてみると、寒天のアガロース(多糖類)は、柑橘系の強い酸が加えられると、繊維間の結合が切れ固まらなくなるそうです。解決方法としては、寒天が溶け切って粗熱をとってからこのような果物を入れるというものがあります。寒天液が冷めないうちにハッサクを入れたのか?と考え母に聞いてみたところ、案の定、「ハッサクを入れた保存容器に熱いままの寒天液を流し入れた」という答えが返ってきました。原因が判明したところで、気を取り直し再度加熱してみたら、固まりました。

これで疑問解決、、と思いきや、新たな疑問が。それは、『同じ作り方で、なぜハッサクでは固まらず、デコポンやミカンでは固まるのか』というものです。前者の方が酸味が強く「強い酸の柑橘系」と言えるのかもしれませんが、味覚は主観的なものであって、これらの柑橘系を強い酸/弱い酸で一括りにして良いものでしょうか。私は納得いかないです。ぐるぐる問答です、ふー。 

ここまでブログに書いてみたはいいものの、腑に落ちない感じを抱えたまま第6回講義を迎えることになりそうです、、もしこれを読んでくださった方で、何か意見がありましたら次回の講義で遠慮なく声を掛けてください! 

何かこの件で進展がありましたら、ブログを更新したいと思います。長くなりましたが、読んでいただきありがとうございました。 

(写真上:固まっていなかった寒天液、写真下:再加熱してみたら固まった寒天)

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投稿者:事務局 |個別ページ

2020.12.06

EGG DIARY(4,5)

 皆さん、こんにちは!

第3回講義と第4回講義のブログを投稿していなかったので、まとめて書かせていただきます。第3回目は大関先生に量子アニーリング、堀井先生に21世紀のがん医療について特別講義をして頂きました。

 

 大関先生の講義では、チャット機能を用いた新体験の形態でした。量子アーニングのキーワードは「二次関数」!私は、数学の授業で二次関数っていつ、どこで、どのように使うのかと疑問に思ったことが多々ありましたが、解決しましたw 量子コンピュータは新型コロナウイルスの飛沫のシミュレーションに使われているスーパーコンピュータの富岳より消費電力が圧倒的に少ないため、更に様々な研究所で利用されていくのではないでしょうか。組み合わせ最適化問題を解くことで物流・製造・農業・防災に応用でき、効率を求める現代社会においてとても重要な問題を改善することができることが分かりました。また、科学者の在り方についても教えていただきました。学校で受ける授業とは全く違い、チャットで受講生の方々が考えていることを可視化できる非常にワクワクする講義でした。

 

 堀井先生の講義では、新型コロナウイルス関連についてもお話しいただきました。このウイルスの影響で気軽に病院に行くことがためらわれるため、がん患者の特定が遅れている状況です。医療がひっ迫している中でのこの問題は、救える命も救えなくなってしまうのではないかと恐怖を感じました。

 新生児期からがん細胞は毎日作り出されていますが、女性の方が男性よりがんになる確率は低いようです。思春期になる前までは、男女の身体的差を感じることが少ないと思いますが、思春期後からの成長過程で何らかの遺伝子などの影響で発がんのしやすさが異なってくるのでしょうか?考えれば考えるほど、謎が深まりますね^-^がんになりにくくするには、日頃の生活習慣が大切になってくることも改めて理解しました。

 

続いて、第4回目特別講義では、滝澤先生に化学反応について、佐貫先生に国際リニアコライダーについて特別講義をして頂きました。

化学がちょっぴり苦手な私ですが、今回の講義で化学を好きになりました。組成式や化学反応式をただ覚えるだけで、周期表の意味を考えることはほぼありませんでした。化学は様々な研究の基盤となる重要な分野なので、もっと化学を学ぼうとも思いました。一つの物質に加える熱量や不純物の有無で産物の付加価値が大きく変化することを知りました。また、マイクロ波を利用した、新材料・新機能の設計の難しさも実感しました。

 

 ILCは岩手県が積極的な誘致を行っており、以前から岩手のテレビ番組でも取り上げられていました。素粒子は電子とアップクォーク、ダウンクォークからできています。宇宙はダークエネルギーが68%、ダークマター27%、素粒子が5%からなっているそうです。ダークエネルギーやダークマターってどのようにしてできたのでしょうかね?宇宙は謎が深くて、探究するのがワクワクしませんか?ILCは高いエネルギーの電子と陽電子を衝突させてビッグバンを再現し、生命の起源を知るための装置だそうです。世界的で大規模な装置が岩手にあれば、県自体も活性化しそうです。20201213143009-f30879359514c0803675e9db19c73b58c52030d2.jpg

 今年も残り一か月を切りました。科学者の卵養成講座の基礎コースも後半戦です。更に充実した講義を受けられるように、日頃から科学について探究していきたいです。

今回はこの辺で!

 

投稿者:事務局 |個別ページ

2020.12.06

EGG DIARY(3)

 だいぶ、久々の投稿になってしまいました????

岩手は11月下旬に初雪が降りました。着々と冬の到来が感じられる季節となりましたね。

 さて、今回で第5回目となり、福本先生に再生医療について、中山先生に酵素についてご講義していただきました。また、ミニ講義として、外国人留学生との英語サロンもありました。

 学校の探究活動で友人と再生医療について調査していたのですが、「歯」には着目していなかったのでとても興味深い内容でした。乳歯というのは私たちが長生きするための仮の歯で、決してただの生え変わるだけの歯ではないのです。私は、芸能人のような真っ白い歯に憬れを抱いておりました。しかし、それは歯のエナメル質を傷つける行為であることを知りました。健康な歯というのは、黄色い歯だそうです。なぜかというと、透明なエナメル質の中には黄色い象牙質があるからです。また、「歯」は咀嚼のためだけではなく、姿勢のバランスを保つことや敵からの身を守ることなどの様々な場面で使われていることも分かりました。私たちは、主に咀嚼をするために利用することが多いですが、噛むことは脳への刺激を促し、動物の学習・行動に大きな影響を与えていることを改めて実感したので、食事をするときは味わいうことも考えながらしっかり噛みたいですね( ´∀` )

 再生医療と聞くと、iPS細胞を思い浮かべる方が多いと思いますが、歯髄幹細胞から臓器を作成するという研究も行われています。また、再生医療は倫理的問題や費用、移植時の拒絶反応などの問題があるのではないかと疑問を持つと思いますが、費用面については、さらに研究が進めば解決する可能性があります。しかし、再生医療があまりにも広まると自身の身体を大切にしなくなるのではないかという意見もあるので、私たちの再生医療に対する意識を変えていかなければならないのではないでしょうか。

 今回の講義で最も印象強かったのが、テラトーマでした。この腫瘍の中からは健全な歯が生えてくるそうです。歯でなくても様々な臓器などがあるのに、なぜ「歯」なのでしょうか?このような謎も踏まえて、今後の再生医療に関心を持っていきたいです。

  

 

 酵素というと体内での活動のイメージが強く、身近な酵素の利用例を調べる機会がありませんでしたが、今回の講義で多くの商品に酵素が使われていることを知りました。花の色の変化には酵素が関係し、その酵素を活性・抑制したりして今日の沢山の色の花ができていることを実感しました。中山先生は黄色の花を作成する研究をしていらっしゃいます。植物フラボノイドの様々な修飾のされ方によって色が変化し、土壌の㏗や酵素の構造などの複雑な問題がある中で、一つの色にするための調節は非常に繊細なものであると思います。この講義の課題で、産業や日常生活における酵素の利用例を調べたのですが、本当に身近にありすぎて、新しい発見が沢山ありました。また、酵素を調べることで、生命活動をするうえで大切な要素の一つを考えることができます。黄色に変えるためのカロラノイドもフラボノイドも原理的には違っているが、同じ色を出せる理由や植物によって色の替えやすさの違いなどの未解決な部分も多くあるそうなので、まずは酵素の基礎をおさえてから、深く考えていきたいと思います。また、スライドにあった参考書に興味が湧いたので、自分なりの理解で酵素の有効性を身近なものを利用して、研究してみたいと思いました。

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 英語サロンは、正直に言いますと撃沈しました(´;ω;`)

 学校での授業の英語とは全く違い、いかに日頃の英語が身についていないのかがありありと見えました。しかし、時間が経過するにつれて、徐々に英語に慣れたような気がしてリスニングは磨くことができたのではないでしょうか。いつもはインプットばかりで、アウトプットができていなかったので、これを機に日常会話レベル以上に会話できるように工夫した学習が必要であると考えます。

 今年も残り1か月を切りました。この残り少ない期間を充実させるために、目標を持って進んでいきたいです。

 では、次回もお楽しみに!

投稿者:事務局 |個別ページ

2020.12.05

第五回講義を終えて

 こんにちは。仙台青陵中等教育学校4年只野佑之介です。
 私たちの学校では先日雪が舞いましたが、皆さんはいかががお過ごしでしょうか?

 
 さて、今回は、第五回講義の感想を書かせていただきたいと思います。
 はじめに、福本敏先生による「哺乳類の進化における歯の重要性」の講義を受講しました。この講義では、乳歯・歯の組織の必要性や発生過程、再生医療への応用などについて学ばせていただきました。

 まず乳歯についてですが、歯の生え変わりは動物の寿命をも左右するというお話に興味を抱きました。例を挙げると、歯が生え変わるゾウは平均80年ほど生き、歯が生え変わらないキリンは、30年ほどしか生きることができません(ゾウはヒトとは異なり、歯が5回ほど生え変わるようです)。両者の寿命は、実は歯の寿命と密接な関係があり、歯の寿命≒個体の寿命となっているそうです。なぜ乳歯があると寿命が延びるのかというと、乳歯を使っている間に、長い時間をかけて丈夫な永久歯を作ることができ、その永久歯が寿命の長さにつながるからです。小さいころにしか使わない乳歯の存在が、その後の長期間の生命の維持につながるという乳歯のメカニズムは、とても合理的だと思います。私はこれまで、乳歯が生え変わるのは単なる生理現象の一つだと思っていましたが、将来にわたって種を存続させるための重要な役割を担っていると知り、身体の仕組み一つ一つが、幾つもの代を重ねてきたそれぞれの種の祖先の進化の結晶であるのだと感じました。

 また、よく噛んで食べることの重要性も教えていただきました。例えば、歯や口は脳の感覚野を占める割合が高いので、よく噛むことで脳に刺激が伝達され、脳が活性化されるそうです。さらに調べてみると、よく噛むと唾液の分泌量が増え、唾液に含まれる発がん性を抑える物質や消化酵素の影響で、がんの予防になったり胃腸の働きが促進されたりと、様々な効能があることが分かりました。
 それから、歯が再生医療に活用できる可能性を持っていることにも驚きました。私たちの歯には、外側から順にエナメル質、象牙質、歯髄という組織があります。その歯髄の中には歯髄細胞が主に存在しているのですが、0.5~1.0%ほどの割合で、歯髄細胞に分化する前の「歯髄幹細胞」という体性幹細胞があるようです。この「歯髄幹細胞」は、歯と共通の発生過程を持つ毛や腺組織、肺・肝臓などの細胞に分化する能力があり、再生医療に応用できるとのことでした。さらに、抜けた後の乳歯からも「歯髄幹細胞」は採取することができ、だれも痛みを感じることなく、1本の歯から1万人もの人々を救うことができるそうです。体性幹細胞は、分化能こそ限られているものの、ES細胞やiPS細胞に見られるような、倫理的問題・がん化のリスクがほとんどありません。ですから、今後研究が進み、新たに体性幹細胞を採取できる方法が見つかったり、採取が容易になったりしていくことで、リスクや負担の少ない再生医療が展開できるようになるのではなるのではないかと思います。

 この講義では、歯がいかに大切で可能性を秘めているかを学ぶことができました。小さいころから「歯は大事にしなさい」と言われてきましたが、その科学的な裏付けを今回学ぶことができたと思います。歯を大切にすることの意義をもっと広く浸透させるべきだと感じました。

20201206143225-6f8232cbdfd0ce32f64d2a6ba375e1847b8ea427.jpg 次に、中山亨先生による「エンザイムハンター~暮らしの役に立つ酵素を見つけ出し、利用する~」という講義を受講させていただき、基本的な酵素の働きから、普段とは異なる色の花を作り出す研究の内容まで、幅広く学ぶことができました。
 酵素の働きに関しては、教科書にはない知識を教えていただき、理解を深めることができました。例えば、酵素の反応加速能力の具体的な数値や、たんぱく質の立体的な分子構造などです。酵素が化学反応の速度を106~1014倍加速することができると聞き、驚きました。また、酵素がたった一つ欠損しただけでも、けいれん、失明などの生命を脅かす重い症状が出てしまうと知り、生体内での酵素の働きの重要性を実感することができました。さらに、生体内で重要な役割を担う酵素が、生体外においても「それ自体比類のない触媒」として様々な反応に利用されているという特性を改めて認識し、酵素の奥深さに興味が増しました。酵素は、世界市場規模が5300億円に上るほど盛んに産業利用されているそうで、よく耳にするものの中では、洗剤、食品、医薬品、環境浄化、農業などの活用例があります。さらに詳しく学んで、酵素の活用の可能性を探っていきたいと感じました。

 そして、先生の研究についても詳しく聴かせていただきました。私は花の色についてほとんど知識がありませんでしたが、化学物質との関連を知り、とても興味深かったです。特に、花の色の変化には規則性があり、修飾基(OH)がアントシアニジンのB環につくと、色が青みを増すという点に興味を惹かれました。

 また、先生が研究で大変苦労なさったというお話も印象的でした。黄色い花を作るために、17000本ものキンギョソウを使って、オーロンを合成する酵素を手探り状態で抽出したり、失敗してもあきらめずに試行錯誤を続けた姿勢から、先生の研究への情熱をひしひしと感じました。その強い思いが、目標である黄色いアサガオ・ペチュニアの実現や、果物の褐変に関わる酵素「植物ポリフェノールオキシダーゼ」とオーロン合成酵素との関りの発見といった大きな成果につながったのではないかと思います。研究の道に進むには、大変な覚悟がいるのだなと学ぶことができました。

 今回の講義を通して、生物が持つ力の大きさは、私が思うより遥かに大きいのだと実感しました。先生がおっしゃっていたように、生物の世界には知られていないことが無数にあり、学ぶべきことが沢山あります。生物たちの巧みな生存戦略から多くのことを学ばせてもらい、それらを使ってヒトの生活をより豊かにしていく研究に関わることができたらという思いが生まれました。


 講義の後に、留学生の方々と交流するミニ講義がありました。私たちは二人の方と交流し、趣味や研究の内容、出身国の文化などについて情報交換をすることができました。二人とも明るく楽しく盛り上げて下さったので、こちらも気軽に話すことができました。これまでも外国の方と交流する機会がありましたが、研究など理系の分野について話すのは初めてで、貴重な経験となりました。今後も交流会が開催されるかもしれないとのことですので、英語のスピーキングスキルを向上させ、さらに有意義な時間にできるよう頑張りたいと思います。

 先生方、留学生の方々、受講生の皆さん、本当にありがとうございました。次回もどうぞよろしくお願いします。

 

投稿者:事務局 |個別ページ

2020.11.28

I am たまご5

 皆さんこんにちは。群馬県立中央中等教育学校の栁澤明日美です。

 今日は2つの講義がありました。

 1つ目は福本先生による「哺乳類の進化における歯の重要性について」です。

 私は小学生の頃、歯が抜ける時に血が大量に出るのが嫌で、最初の歯が抜けた時からずっと「どうせ大人の歯(永久歯)がすぐ生えるから子供の歯(乳歯)なんていらないのではないか」と思っていました。しかし今回の講義を聞いて、乳歯があることによって赤ちゃんの頃から少しの食事をとることができ、永久歯に生え変わった時も同じように食事をすることができるということ、また、私たち人間を含む哺乳動物が長生きするのに繋がるということを聞き、乳歯がある意味が分かり納得しました。もし、小さい頃乳歯が生えていなかったら自分は今食事をすることができていなかったのかもしれないと考えると、乳歯は小さいけれど私達が生きていく上で大切な存在だと思いました。

 またES細胞やiPS細胞の腫瘍であるテラトーマに歯が含まれていることが多いということに着目し、ES細胞やiPS細胞から歯はつくりやすいのではないかと考え、最終的に世界で初めてiPSからエナメル質をつくれる細胞を開発した福本先生と先生と一緒に研究をされた方は本当にすごいなと思いました。

 自分は早食いで噛まずに食べてしまうことが多く、その上歯磨きも雑なので、自分が長生きするためにもこれからは30回噛むこと、もっと時間をかけて丁寧に歯を磨くことを意識したいです。


 2つ目は中山先生による「エンザイムハンター 〜暮らしの役に立つ酵素を見つけ出し、利用する〜」です。

 今回の講義で、そもそも酵素とは何なのかという初歩的なことから先生が行っている研究のことまで、様々なことを知ることができました。私が最も印象に残っているのが、フラボノイド化合物によって普通だったら見ることができない色の花を見ることができるということです。例えば茨城大学の研究では、フラボノイドの1つである黄色フラボノイドをアサガオに取り入れたことにより、普通だったら咲くことはありえない黄色い色をしたアサガオを咲かせることに成功したそうです。以前伊藤先生のレポートで、遺伝子組換えを使ってどんな植物を作ってみたいかという質問があり、その時私は「緑の草や黄色いひまわりなど、1つの色しか見ることができない植物を遺伝子組換えを使って色々な色で見てみたい」と答えました。そのため今回この話を聞いた際、驚いたと同時に実際地球上にそのような花が存在しているということが分かり嬉しくなりました。


 最後に「英語サロン」がありました。

 留学生と英語で交流ということで少し緊張しましたが、自分の自己紹介に対して頷いてくださったり、質問に丁寧に答えてくださったりして嬉しかったです。留学生のうちの1人はタンザニア出身の方だったのですが、現地で有名な食べ物や場所、文化など様々なことを教えてくださり、タンザニアについて詳しく知ることができました。外国の方と直接話す機会はあまりないので、今回色々なことを話すことができて良かったです。ありがとうございました。


 今日は5回目の講座でしたが、この講座にもオンラインでの交流も大分慣れてきたかなと思います。残り少ない講座も大切に、今後もたくさんのことを知ることができたらいいなと思います。

投稿者:事務局 |個別ページ

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