ネアンデルタール人とホモサピエンス

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

(個人的な意見が多く混ざっています)


ネアンデルタール人とホモサピエンスが北半球で共存した時間は今から7万年前から4万年前になると思われる。これはホモサピエンスが7万年前にアフリカ大陸を出て、アラビア半島に到達したとき(7万年前)にはじまり、氷河期が最も強く進行した時期(4万年前)と一致する。この時期は地球の寒冷化が強く進行した時期であり、彼らは過酷な食料不足に見舞われたと想像できる。この食料不足においても生き残る可能性が高かったのは、ケトン体に傾斜した代謝系を持つホモサピエンスであったに違いない。なぜなら絶食したとき、ブドウ糖のもとになるグリコーゲンは半日で貯蔵が尽きるのに対し、脂肪から生産されるケトン体では最低二カ月くらい生存を維持できるからである。ホモサピエンスが地球の寒冷化に合わせて代謝系を長寿型(ケトン体に傾斜したハイブリッド)に進化させたと考えられる。ホモサピエンスは20万年前にアフリカ東部に現れて7万年前にアラビア半島に進出するまで殆ど飢餓の状態を当たり前としてそれに適応した生理的な機構を身に付けたのである。この飢餓の状態で生き残る確率を最大化するための手段がケトン体であり、ブドウ糖とケトン体のハイブリッドで身体を駆動させていたはずだが、現代人よりもはるかにケトン体に傾斜していたに違いないとみている。

ホモサピエンスとネアンデルタール人の体格を比較すればすぐにわかることは、前者は持久力、後者は瞬発力に力点をおいた構造になっていることだろう。ヒトの骨格筋には赤筋と白筋の2種類があり、持久力を得意とする赤筋はミトコンドリアが多く、瞬発力を得意とする白筋はミトコンドリアが少ないとされる。ホモサピエンスは赤筋が多く、ネアンデルタール人は白筋が多かったと推察できる。この二種類の骨格筋は代謝様式も異なることが知られていて、赤筋はミトコンドリアで酸素の存在下で、ピルビン酸やケトン体を使って効率よくエネルギーを生み出せるので、持久力を発揮できる。一方白筋は解糖系でブドウ糖を使ってエネルギーを生み出すため、効率は低いが瞬発力を発揮できる。すなわちネアンデルタール人の方がエネルギー需要量が大きいとともに、これを賄うエネルギーは解糖に依存し、ぶどう糖がメインなエネルギー基質であると予想できる。さらに筋肉量の差から、ネアンデルタール人のエネルギー需要量はホモサピエンスよりも20%程度高かったかと予想されているから、ネアンデルタール人はより多くのエネルギーが必要なのに、エネルギー効率のあまり良くないぶどう糖を使っていたことになる。この差が両者の飢餓状態での生存に決定的な役割を果たしたとも推察できる。このようにホモサピエンスがネアンデルタール人よりもケトン体を効率的に作り出し、効率的に使えていたとしたら、ホモサピエンスは飢餓状態では生存に有利であっただろう。この飢餓状態の中でさらに長く生き残れる可能性のある体制獲得したホモサピエンスが生存競争に有利であったということになる。

ヒトは700万年前に出現したときから、「ブドウ糖とケトン体のハイブリッド」で駆動することが基本になっているが、それぞれのヒトの種類によってどちらに傾斜しているかは変わることになる。構造から、ホモサピエンスがケトン体、ネアンデルタール人はブドウ糖によるエネルギー生産に力点があったことがわかる。この2種類のヒトの運命を分けたものは、この代謝系であった可能性は高いと思う。

まとめながら考察を続ける。人類の祖先は、約700万年前に出現したアフリカの疎林帯に直立2足歩行する類人猿として現れた。人類は殆ど恒常的に飢餓に見舞われたに違いない。ホモサピエンスは度重なる食料不足に見舞われ、飢餓に耐えるようにカラダの機構全てを作り替えた。特に炭水化物に大きく依存するシステムは大変に危険であり、ブドウ糖とケトン体のハイブリッドをより生存の確率の高いシステムとして選択したに違いない。何しろ疎林帯で得られる食材(動物の肉や果実や木の実など)は糖質よりもタンパク質や脂肪のほうが多いのである。

一般に脳は他の組織と比べてエネルギーの需要はとびぬけて大きい。2%の重量で25%のエネルギーを消費している。すなわち燃費効率の悪い脳を正常に機能させるために、身体の構造を進化させたのではないかとさえ思われるのだ。このような脳の大型化が始まるのは、約250万年前にアフリカ東部に出現したホモエレクタスと言われている。それまでの人類(例えばアウストラロピテクス)は600g程度の脳しかなかったが、ホモエレクタスは1100g程度の脳になり、急速に脳を巨大化させたのだ。それまでの人類は木の実なとの採集が主であったのに対して、ホモエレクタスは初めて火を使い、料理を始めた人類だといわれているが、肉を料理して食べることが多くなったのではと推察され、この時にケトン体産生へのシステムの傾斜が強まったのではないか、すなわち恒常的にケトン体が高いシステムに移行したのではないか。これが脳へのエネルギー供給を可能にし、飢餓状態での耐性を人に与えたのではないか。つい最近まで脳のエネルギー基質はもっぱらブドウ糖であるといわれてきた。しかしケトン体があればこそ、脳は正常に機能できると私は確信する。人類が脳を巨大化させたのは、ホモエレクタスが肉を料理して食べることによってケトン体の脳への供給があったからこそ可能だったと思う。またホモエレクタスからホモサピエンスまでほとんどの期間、人類は飢餓の状態にあったといってよく、この状態では脳の消費されるエネルギーのかなりの部分(数mM程度のケトン体の濃度だとすると半分程度)はケトン体から供給されていたと考えられる。ホモサピエンスはこの飢餓に耐えるための体制を基本としているように見え、彼らの子孫である私たちが、脳だけはブドウ糖で動くと考えるのはむしろ不合理である。たとえサブとしてでも、脳でもケトン体をふだんから利用していると考えるのが自然である。

東京工科大学 応用生物学部 佐藤拓巳

つぶやき、始めてみました。

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

今やSNSは情報発信のツールとして欠かせないものになり、私たちの生活にすっかり定着しています。コロナ禍においては、その恩恵がさらに増したのではないでしょうか。大学においても、研究成果の発信や学生募集などの広報活動の一環として、SNSの活用に力を入れています。

応用生物学部では、学部の公式ウェブサイトの他にブログFacebookTwitterを日々更新しています。学部の紹介が中心のウェブサイトに対して、SNSでは研究室の日常の出来事から研究成果までを、少しライトなタッチで親しみやすく情報発信しています。応用生物学部の「今」がわかりますので、学生の皆さんに留まらず、応用生物学部に関心を寄せていただいている高校生の皆さんにも訪れていただきたいものです。

当研究室(食品・化粧品専攻 生化学(野嶽)研究室)でも研究室のウェブサイトを運営していますが、「研究室の日常」という項目を設けて、ここにFacebookをリンクさせています。以前から研究室内の出来事をやわらかい文章にして書き留めています。そして今回、応用生物学部の取り組みを参考にして、当研究室でもTwitterを開始しました! いざ始めてみると、意外と楽しいことに気づきまして、研究室の雰囲気作りにも役立っています。

Nodake

閲覧統計データによると、本当に多くの方から当研究室のつぶやきに反応していただいていることがわかります。これは想像以上でした。実際に、研究室のメンバー以外の方から、「Twitter見ましたよ~!」「楽しそうな研究室ですね!」と声をかけていただくことが多く、研究室の雰囲気を伝えるためのツールとして、コースや研究室の選択の際にも参考にしていただいています。高校生の皆さんの目にも留まるように、今後もウェブサイトやSNSを利用して積極的に情報発信していきたいと思います。フォローよろしくね!

野嶽勇一

この時期の研究室は・・・

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

熱中症警戒アラートが出るほど暑い今日このごろ・・・皆様いかがお過ごしでしょうか?すでに夏バテ気味で栄養ドリンクが欠かせない,生命科学コースで助教をしている永瀬です.


小・中・高校生はこの時期は夏休みも中盤といったところでしょうか?夏休みの宿題・・・進んでますか?(笑) 大学にも一応,夏季一斉休暇というのが1週間程度あります!ただ,1年生から3年生までは,8月上旬の定期試験さえ終わってしまえば,9月後半の後期の授業が始まるまでお休みのようなもので,しかも宿題もないので,小・中・高校生の皆さんからすると羨ましいかもしれないですね.


でもそうは言ってられないのが,研究室に所属しいる,4年生や大学院生・・・.4年生は8月24日ごろに,大学院2年生は8月20日ごろに,卒業するための中間審査会(研究の発表会)があります.なので,夏季一斉休暇に1週間程度お休みがあるといっても,うかうか休んでられません.そんなわけで,この時期はどこの研究室も,学生さんが実験していたり,発表用のスライドや原稿を作ったりしていて,いつも以上に賑(にぎ)わいます!


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横山・永瀬研の4年生.発表用スライドの作成を頑張ってます!


私が学生のころも,今の学生さんと同じように発表前はスライドの作成で忙しくしてました!だんだん疲れてくると,みんなで学内のコンビニに行くんですが,ちょうど夏の時期なので,とても暑い.そこまでコンビニは遠くないんですが,アイスを買って帰っても,帰る間にちょっと溶けちゃうんですよね. 


そんなとき,目に入るのは研究室にあった-80 ℃の冷凍庫(ちなみに家庭用の冷凍庫は-18℃)・・・皆さんもうお分かりですね?() あとでばれて,先生に怒られたのは言うまでもなく・・・(冬はミカンがおすすめ←)そんな学生時代の夏の思い出を思い出す,今日この頃でした.


応用生化学研究室(横山・永瀬研) 永瀬

キャンパスの野生動物

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

東京工科大学のまわりには自然がたくさんあります。キャンパスは常に整備されていて大変綺麗ですが、キャンパスを出で少し歩くと結構な林があったりします。最近はあまり見かけないのですが、少し前には夕方になるとキャンパス内で野生のウサギを見ることができました。

きっと、キャンパスにはもっと多くの野生動物がいるはずだと思い、学生と一緒にキャンパス内の野生動物を調査したことがあります。赤外線に反応して自動的に撮影してくれるカメラを何台か設置して野生動物の姿を撮影しました。その結果、ウサギ、タヌキ、アナグマ、アライグマ、ハクビシンなどがいることがわかりました。さすがに、イノシシ、シカ、クマなどの大型は見られませんでしたが、結構な種類の野生動物が見られたのは驚きでした。

撮影してみてわかったのですが、撮影は意外と難しいです。やたらと林にカメラを仕掛けてもなかなか写りません。しかし、ナイスな撮影スポットを見つけると頻繁に写ります。このことから、彼らはある程度決まった場所を移動していると想像できます。また、場所によって野生動物の現れる頻度も違いました。ここのカメラにはアナグマがよく写るが、別のカメラにはタヌキばっかり、みたいな感じです。適度に棲み分けしているのではないかと想像できます。

ここに書いた動物は特段珍しくもなく、動物園にいたらスルーしてしまうかもしれません。しかし、こうやって彼らと向き合ってみると発見することがたくさんあります。

1枚目の写真は外来種のアライグマで、しっぽの縞模様に特徴があります。多くは写りませんでしたが、きっとこの辺りに住み着いているのでしょう。どこからかやってきたのか気になります。2枚目は、???です。耳と鼻が大きい猫?スリムな犬?心当たりのあるひとは応用生物秋元まで。

応用生物学部 秋元
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化学基礎実験

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

4度目の緊急事態宣言発出が決定された東京都ですが、応用生物学部では「1クラスあたりの人数を減らす」「換気の徹底」「入室時の消毒・検温」「器具のアルコール消毒の徹底」「マスク着用の徹底」など万全な対策を取ることで、前期対面での実験を続けてきました。前期前半の「微生物学基礎実験」に続き、後半は「化学基礎実験」です。正確な実験操作・データ処理の仕方を学びます。

この日は「中和滴定」の実験を行いました。「キレート滴定」の実験を既にしているので、滴定操作はバッチリなようです。

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教員、実験講師、実験助手、TA(大学院生)が協力して細やかな実験指導を行なっています(写真は木曜日チーム。矢野先生は滴定中です…?)。

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夏休みももうすぐ。後少し頑張りましょう!

腫瘍分子遺伝学研究室 村上優子

トウモロコシヒゲ研究がNHKあさイチで紹介

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

花粉症等のアレルギー疾患は近年爆発的に増加しており、社会問題になっています。当研究室ではアレルギー等の免疫疾患の予防に有効な機能性食品についての研究を行っています。

先日、NHKのあさイチという番組で、トウモロコシのヒゲのアレルギー予防効果について紹介されました。トウモロコシのヒゲは、雌しべの柱頭と子房との間の部分である花柱のことで、コーンシルク、南蛮毛という呼び名で古くから漢方薬として消費されてきました。我々は、このヒゲにアレルギーを予防する効果が有ることを発見しました。ヒト単球様細胞にヒゲの抽出液を添加すると、インターロイキン12というサイトカインが大量に分泌されることを見出したのです。インターロイキン12の分泌がなぜアレルギー予防に繋がるかと言うと、インターロイキン12はアレルギーを増悪させるサイトカインであるインターロイキン4の産生を抑制するからです。

ヒゲは確かにインターロイキン12を誘導しますが、本当にアレルギーを予防できるのでしょうか?そこで、アトピー性皮膚炎を発症しやすいマウスにこのヒゲを食べさせて効果を試してみたのです。その結果、写真に示すようにヒゲを食べたマウスの皮膚炎はほとんど発症しませんでしたが、普通の餌を食べさせた対照マウスは、皮膚炎が発症しました。この結果をまとめたのがグラフです。食べさせた餌中のヒゲの量に従って皮膚炎のスコアーが小さいことが判ります。最近、乳酸菌がアレルギー予防に良いと宣伝されていますが、グラフの中の乳酸菌は我々が見つけた最も強い効果のある乳酸菌ですが、これよりも強く、ヒゲを食べたマウスの皮膚炎スコアーが低いことが判ります。

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この様にトウモロコシヒゲにはアトピー性皮膚炎などのアレルギーを予防する成分が含まれていることが確認できたのです。現在はどの様な成分が関与するかを研究しています。活性成分の構造や、どのようなメカニズムでインターロイキン12を誘導できるのかなど、調べることはまだまだ沢山あります。高校生の皆さんは是非本学に入学して、当研究室でアレルギーを抑制する食品の研究をして下さい。

応用生物学部 免疫食品機能学研究室 今井伸二郎

応用生物学部のTwitterを見に来てください

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

応用生物学部ではTwitterを利用して研究室や授業の様子、ときには、先生達の日常などを紹介しています。オープンキャンパスだけでは感じ取れない応用生物学部の雰囲気を感じ取れると思います。ぜひ見に来てください。

https://twitter.com/bs_tut

 6月13日にバーチャルオープンキャンパスが開催されます。応用生物学部では、模擬授業や応用生物学部の広場がライブ配信されます。応用生物学部の広場は5人に先生による、研究や趣味などを熱く語る対話形式の座談会です。大学での研究内容や先生たちの人柄を知ることのできる絶好の機会だと思いますので、見てください。また、オンデマンドの研究室公開「研究室を覗いてみよう!」もあります。大学の研究室は、大学の先生の個性が溢れる場所です。ぜひ覗いてください。写真は、左から土井先生(模擬講義担当)、吉田()先生(応用生物学部の広場司会)、中西先生(応用生物学部の広場関西風トーク担当)です。

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はじめまして

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

はじめまして。4月から応用生物学部に赴任しております松井 毅です。前任地は、理化学研究所横浜事業所です。博士課程修了後からの約20年間、皮膚科学分野の基礎研究を、民間企業/大学/国立の研究所などで研究しきました。当初は、皮膚はどのようにでき るのだろうという疑問から研究は始まりました。次第に皮膚は動物たちが陸上に進出した過程で獲得されたことに興味がでてきました。(脊椎動物の陸上進出)皮膚は、動物たちが外界と適応するために様々な進化をしてきたことも興味深いです。皮膚組織の造形は美しく、機能と形態の美しさをあわせもつ不可思議な魅力もあります。前任地の理化学研究所では、皮膚最表面の死細胞からできている角層バリアがどのように作られるのかを詳しく解析して、新しい細胞死概念である「コルネオトーシス」を提唱しました。(詳しくは研究室HPをご覧ください)

ところで、話は変わりますが、私は数年前から近所の空き地を借りて試行錯誤しながら畑をしています。大先輩の方々の御指導のおかげで、少しずつ野菜の種類も増え、昨年などは食べきれないぐらい収穫ができ、研究室にもお裾分けできるくらいになりました。毎年、この初夏の時期から、ものすごい勢いで成長する野菜(と雑草)を見ていると、土が持つ巨大なエネルギーに圧倒されます。土が地球を覆う皮膚と考えてみると、私達の体を覆っている皮膚も、まだ未解明のエネルギーや機能を持っているかもしれません。また、土が持つエネルギーが蓄えられた新鮮な野菜を食べ、そのミネラルなどが最大の臓器である皮膚に行き渡り、最外層の死細胞の材料となって角層バリアを作ることを考えると、地球との繋がりの中で生かされているとも感じます。

そんなことを色々考えるのは面白いです。これから皮膚について、学生の皆さんと深く考えていくのを、楽しみにしています。

写真は、今が収穫時期の、そら豆です。

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学生実験がはじまりました

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

みなさまこんにちは!食品・化粧品専攻の関洋子です。4/14から前期の授業期間に入り、1年生の学生実験が始まりました。1年生の実験は講義内容、実験操作ともに今後の学習の基礎になるためとても重要です。1年間の実験を通して、これらの基礎をしっかり身に着けることができます。前期の前半は「微生物実験」です。

※今年度は密を避けるため、土曜日のクラスを増やして1クラスの人数を減らして行っています。

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(実験の前に作業の説明を受けます)

第1回目は基本的な器具の使用方法ということで、安全ピペッターを用いた純水の定量とマイクロピペットを用いた純水の定量を行いました。現在は第2回目を行っています。第2回目は微生物を培養するための培地、生理食塩水を作ります。


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(試薬をはかります)
Seki3
(スターラーを使って培地を溶かします)
Seki4
(メスピペットを使って生理食塩水を分注します)

また、身の周りの微生物の観察を行うため、培地に指を触れたり、綿棒でいろいろな場所をこすった後、培地に塗ります。

Seki5
(綿棒で自分の皮膚をこすって培地に塗ります)

Seki6
(培地に塗っている様子です)

次週、どんな菌が出てくるのか楽しみですね。

食品加工学研究室 関洋子

 

着任のご挨拶

| 投稿者: 応用生物学部スタッフ

みなさん初めまして!
この4月から応用微生物学研究室に助手として着任いたしました中村知世です。今回着任のご挨拶ということでこれまでの研究について簡単に紹介しようと思います。

微生物が物質を生産し、分泌する仕組みは多く存在しておりますが、私はその一つであるメンブランベシクル(MV)について研究を行っています。MVって何だろう、初めて聞いたという人も多いかと思うので簡単に説明します。MVとは日本語でいうところの膜小胞であり、数10から数100 nmの物質です。下の写真は虫歯菌とそのMVを撮影した画像ですが、非常に小さいこと分かります。MVは微生物の生体膜由来であるとされており、MVの中にはDNAやRNA、タンパク質、ペプチドなどが含まれていることから物質の運び屋とされています。微生物間では遺伝子や情報のやり取りを行っているとされており、ヒトなどの動物、植物との間では、微生物の感染を促進する作用もある一方で免疫の誘導も報告されています。海外ではMVを使用したワクチンが認証されていたりもします、すごいですね。

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私はこれまで虫歯菌のMVについて研究を行っていました。虫歯菌のMVには、歯面に付着するための酵素が多く含まれており、その種類や量、またMVが歯垢の原因になるのかについて検討を行ってきました。長くなりそうなので、実際の結果については研究室で!笑

ところで虫歯菌は乳酸菌の1種なのですが、みなさんご存知でしょうか?これからは虫歯菌ではなく、食品で使用されている乳酸菌などの微生物やその食品についてのMVに関する研究を行っていく予定です。これからよろしくお願いいたします。

応用微生物学研究室 中村知世

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