Science (AAAS) September 28, 2001, Vol.293

AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約

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Science September 28, 2001, Vol.293

硬さの取引( A Hard Bargain )

ペーパークリップを手にとって、ゆっくりと前後に曲げると、だんだんと曲げにくくなってきて、ワイヤーは最後には折れてしまう。変形のたびごとに相互を硬く結びつけるような転移が形成されて、材質に゛加工硬化"をもたらす--゛加工硬化"とは脆く、硬くなって、セラミックに似てくることである。Hugossonたち(p.2434)は理論計算を用いて、似たようなエネルギーを持つが異なる配列をもつ構造体を見い出すために数多くの金属炭化物のエネルギーを決定した。彼らは、このような異なる構造体が薄層としてデポジットされると、膨大な数の界面が転位をもたらす様々な滑り系と干渉するために、転移が完全にピン留めされるということを示している。もし、このような材質が実験室で実現されるならば、現存する炭化物や窒化物よりはるかに硬いコーティング材料となる可能性を持つであろう。(KU)

熱帯の制御(Tropical Controls)

１万年から10万年の間の時間スケールでの海洋生物の生産性を制御するものは、何であろうか？Beaufort たち(p.2440) は、インド洋から太平洋に至る熱帯地域から、最近の25万年におよぶ深海堆積物の一連の掘削コアを検証した。そして、二つの独立な強制力を与えるメカニズムが、長期間の赤道領域における Indo-Pacific の生産性のダイナミクスの60 ％分の原因であることを見出した。最初のものは、氷河期−間氷期の変動に結びつく10万年の兆候（シグナル）であり、二番目のものは、２万３千年の歳差運動に対する応答である。後者は、酸素の同位体によって記録された変動に2000年分先行しており、氷床の変化とは独立であるように見える。エルニーニョと似た仕組みで起きたこの２万３千年変動は、低緯度気候は高緯度地方とは独立に変動する、という考えにまた一つ証拠を加える結果となった。(Wt,Nk)

パターンおよび物体の認識(Pattern and Object Recognition)

視覚の初期の段階は、主として、ある情景を要素となる輪郭線や色のような特徴量に分解する過程と、次に、これらを顔のように認識可能な物体として再構成する過程とから成る。最近の研究は、側頭皮質がこれらオブジェクトの表現を収容していることを示しているが、これらの表現の詳細特徴は(そしてそれらが局在しているのか分散しているのかについても)、あいまいであった。Haxby たち (p.2425; 表紙を参照のこと) は、さまざまな種類のオブジェクトにより誘発された、脳の活動パターンを綿密に調査した。彼らは、これらのパターンは、実際、オブジェクトを分散された領域で表現されていることが明らかになり、また、これらのパターンが、側頭皮質の内部で、センチメートル以下の細かい領域で重なり合って占められていることを示唆している。Downing たち(p.2470) は、人間の顔に特化した応答する領域について記述した初期のころの研究を発展させ、人体の器官もまた特別の扱いがされている証拠を示している。展望記事において、Cohen と Tong は、人間の脳の中のオブジェクト表現に関するこれらの発見結果について比較対照している。(Wt)

手助けすることの恩恵( Benefits of Helping )

協調的な脊椎動物の社会において、個体の中には生殖を延期したり見合せて、その代わりにグループ内の他の個体の子孫に食糧供給を助けたりすることがある。Clutton‐Brockたち(p.2446)は、南アフリカのマングース類ミーアキャット (meerkats)に関する彼らの長期にわたる研究に新たなる章を付加しながら、手助けすること自体がヘルプされた個体だけでなく、ヘルパー自身にも恩典をもたらすことを示している。ヘルパーの存在は成長と生存に関して、明白に子孫たちにとって利点をもたらす。この効果はより大きなミーアキャットの集団において顕著となり、子孫が両親のみによって食糧供給されている哺乳類とは異なっている。又、ヘルパー自身はより大きな体重を獲得して(そして維持して）おり、手助けの行為が相互に恩典をもたらすことを示している。(KU)

電界効果トランジスタに直接化合物を注入することで超伝導性を改善する(The Straight Dope on Superconductivity)

超伝導物質のドーピングレベルを変更するために化学物質を置換することは通常行われている手法である。最近、電界効果トランジスタに直接サンプルを注入することが提案されており、2種類の非銅塩化合物を用いて超伝導性が改善され、理解が進んだことが示されている(Dagottoによる展望記事参照)。超伝導遷移温度Tcの決定的なパラメータであるC₆₀状態の電子密度はC₆₀結晶の格子定数に依存する。Schonたちは(p. 2430)、C₆₀結晶をクロロホルム(CHC1₃)とブロモホルム(ChBr₃)を挿入することで格子を拡大したところ、後者の場合ホールを注入したC₆₀のTcが52Kから117Kへ上昇することを発見した。スピン- ラダー構造の化合物は準一次元的構造を持ち平面状銅塩の超伝導性のメカニズムを研究するための単純化したモデル系とみなせる。Schonたちは(p. 2432)、スピン-ラダー系である[CaCu₂0₃]₄は電場を与えることで超伝導性を持ち、これらの構造に注入されたホールは対を形成し、超伝導性を示す、という理論的な予測の証明となっている。(Na)

カベオラの無い生命(Life Without Caveolae)

カベオラは、小さなフラスコに似た形の陥入であり、上皮細胞の形質膜にたくさん見つけることができる。これらは細胞の情報伝達や物質輸送(transduction and transcytosis)に重要な役割を果たすと考えられており、腫瘍の進行にも重要であると考えられてきた。 Drabたち(p. 2449, およびPartonによる展望記事参照)はカベオリン-1(caveolin-1)ノックアウトマウスについて述べている。驚いたことに、このマウスは生存可能であるが、形態学的にカベオラと認められるものは欠如している。しかし、これらマウスは細胞性一酸化窒素やカルシウムの情報伝達に起因する肺や血管の障害を確かに持っている。無傷な個体で細胞小器官のノックアウトマウスを作れるようになったことは、カベオラの決定的役割の生理学的経路を研究する上で光明を与えるものである。(Ej,hE)

草食恐竜の胎児の頭部(Embryonic Sauropod Skulls)

首や尾が長い草食恐竜の化石は、南極大陸やオーストリア大陸以外の全ての大陸で発見されている。しかし残念なことに頭骨のサンプルはとても少ないため、頭部の進化についてよく分からなかった。Chiappe たち(ｐ．2444;Stokstadによるニュース記事参照) は、アルゼンチン内のAuca Mahuevoにおける白亜紀後期の巣窟から、よく保存された頭部を持つ草食恐竜の胎児の化石を発見した。頭部を調べた結果、鼻腔の陥没は、頭蓋の回転の結果として生じたのではないことが分かった。この標本は、当時どこにでもいたが謎の多い草食恐竜でもあるティタノサウルスの頭部のおそらく唯一完全な標本である。(TO)

枝の作り方(How to Make a Branch)

ミクロフィラメントは、細胞の構造上の支持と将来の拡大のプラットフォームを提供する細胞内メッシュである細胞骨格の主要成分の１つである。このフィラメントは、アクチンのらせん状の高分子であり、移動中の細胞の前線で形成される膜に包まれた突出である膜状仮足内の分枝ネットワークを形成すると知られている。Arp2/3は、枝分かれ部位における新しいフィラメントの開始を仲介するタンパク質の複合体として知られている。電子顕微鏡分析によって、Volkmannたち(p 2456)は、この複合体は、まず Wiskott-Aldrich症候群タンパク質によって活性化され、それからフィラメントに浸透せずに、既存のフィラメントの片側に結合することを発見した。Arp2とArp3(アクチン関連タンパク質の略称)のサブユニットが娘フィラメントの最初の2つの単量体として役割をはたすようである。(An)

　折りたたみを直す(Fixing Folding)

家族性アミロイド多発神経障害を含むアミロイド疾患クラスは、誤って折りたたんだ特定のタンパク質がアミロイドを形成することによって起こされると考えられている。アミロイドは、正常な細胞機能を妨害する原繊維の凝集体である。アミロイドを形成するトランスチレチン(transthyretin)タンパク質の変異体の精製体において、Hammarstrom たち(p 2459)は、もうひとつの変異対立遺伝子にコードされたタンパク質の存在がアミロイドの形成を防ぐことを示している。この結果によって、ヘテロ接合性の患者が障害の症状を示さない理由を説明できるかもしれない。(An)

互い、違い（Disparate Ends）

染色体（--その一方はリーディング鎖合成により複製され、そして他方はラギング鎖合成により複製される--）の2つのテロメア末端が同一かどうかについては、真核細胞 DNA複製の熱狂的な研究者たちの間で長い間議論され続けてきた。哺乳動物細胞においては、テロメア反復配列結合因子TRF2またはDNA-依存性タンパク質キナーゼ（DNA-PK）活性の欠損により、末端-末端染色体融合が引き起こされる。Baileyたち（p. 2462）は、TRF2のドミナントネガティブ変異体を発現する細胞において生成される異常な末端-末端染色体融合を解析することにより、この問題を細胞遺伝学的に方向付けている。TRF2媒介性末端キャッピングは、テロメア複製の後に生じ、そして、複製後にTRF2が必要とされるのはリーディング鎖のDNA合成であることから、2つの染色体末端は、現実にはそれらは互いに異なっている。これらの結果から、染色体のそれぞれの末端にあるテロメアは、おそらくは異なるメカニズムにより、不適切な融合現象から保護されていることが示される。（NF）

樹状突起のまれな阻害（Unusual Dendritic Inhibition）

黒質中においてドーパミン作動性ニューロンは、その樹状突起中においてドーパミン輸送体を発現する。しかしながら、それらの機能は十分に理解されていない。 Falkenburgerたち（p. 2465； Blakelyによる展望記事を参照）は、電気生理学（すなわちパッチクランプ法）と電流測定とを組み合わせて、ラット脳切片標本中でのドーパミン-媒介性抑制性後シナプス電流について研究を行った。ドーパミンは樹状突起から放出される場合があり、そしてこの放出は再取り込み遮断薬であるGBR 12935により阻害された。この標本においては、特徴的なメカニズムにより、通常のドーパミン輸送の逆転を通じて、樹状突起-樹状突起間阻害が引き起こされる。このような知見から、ドーパミン輸送体を阻害する抗うつ薬のいくつかにより、パーキンソン病の初期段階にある患者に朗報がもたらされる可能性がある。（NF）

ヒストンの尾のオハナシ(A Tale of Histone's Tails)

すべての成熟核のDNAは染色質に詰め込まれており、その染色質は、大部分がヒストンタンパク質から成っている。これらタンパク質は、尾部を共有結合修飾することにより、染色体の組織化と、個々の遺伝子の特異的制御の両方に重要な役割を果たしている。Littたち(p. 2453)、及びNomaたち(Reports, 10 August, p. 1150)は、ヒストンH3のアミノ末端尾部中のLys4のメチル化は、真性染色体質領域（ここでは遺伝子が一般に活性）に特異的であり、H3 Lys9のメチル化は染色質のヘテロクロマチン性領域（ここでは遺伝子は一般的に不活性）に特有であることを示した。ヘテロクロマチンに隣接する逆向き反復は境界要素の役割を演じ、周囲の真性染色質領域にヘテロクロマチン領域が拡散するのを防止している。個々の遺伝子のレベルについて、Loたち(Reports, 10 August, p. 1142) は、 Snf1キナーゼによるヒストンH3上のSer10のリン酸化によって、Gcn5によるLys14のアセチル化を可能にし（その逆は成り立たないが）、生体内でのINO1遺伝子の活性化には、その両方が必要であることを示した。(Ej,hE)

核のそばまでペロブスカイト(Perovskite to the Core?)

下部マントルの鉱物学的特徴は、地震データと、50ギガパスカルから120ギガパスカルという圧力、1600ケルビンから2400ケルビンという温度で行なわれる高圧・高温実験とから推測することができる。下部マントル（1700キロメートルよりも深いところ）において、(Mg, Fe)SiO3ペロブスカイトあるいはそれが解離してできたMgOと SiO₂が支配的であるかどうかについては議論が続けられている。Shimたちによる実験(p. 2437)は、ペロブスカイトが少なくとも2300キロメートルの深さでも安定していることを確認するものであり、これによってマントルの基部近くに自由シリカがある可能性は少なくなった。地震によるデータは、鉱物の転移によってではなく、組成によるあるいは熱性の影響によって説明されなければならない。(KF)

ベルム紀-三畳紀境界(PTB)における大気圏外からの衝撃(An Extraterrestrial Impact at the Permian-Triassic Boundary?)

Beckerたちは、フラーレン分子に取り込まれた不活性ガスの同位元素比率に基づいて、ペルム紀-三畳紀境界(PTB)における（地球の歴史上最大の大量絶滅に対応する）地球圏外物質の衝突についての地球化学的証拠を提示した(2001年2月23日号の報告 p. 1530)。FarleyとMukhopadhyayは、Beckerたちによる調査地域である中国のMeishanから得られた物質についての実験では、フラーレンに取り込まれた大気圏外からの3Heを「 Beckerたちによって解析されたのと同じMeishan物質の一部の試料では検出できなかったし、また第2の中国PTB領域のどの物質からも検出できなかった」こと、また「そのことから衝突の証拠は見出せなかった」ことを報告している。これとは別に、Isozakiは、日本のSasayama（笹山）地域について、Beckerたちが分析した試料は実際には「PTB の...少なくとも0.8メートル下から」得たものだと示唆している。BeckerとPoredaは、自分たちの結果とFarleyとMukhopadhyayによる結果の違いは、「試料の選択の仕方と標本の作り方」に由来するのだろうと応じ、自分たちのSasayamaにおけるPTBの位置同定は、「生体層位学の情報が何もなく、層位制御がむずかしい状況下で」可能な限りの最適な解釈であると論じている。これらコメントの全文は http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/293/5539/2343a で読むことができる。 (KF,Tk)

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