Science (AAAS) September 1, 2000, Vol.289

Science September 1, 2000, Vol.289

断層のすべりとその後(Slip and Afterslip)

マグニチュード7.5のIzmit地震(イズミット:トルコ北西部の港市)と、それに続くマグニチュード7.1のDuzce地震は、トルコの北アナトリア断層上で大規模な断層の走向すべり (strike-slip)で引き起こされた。これらの地震の前後で、この活動断層は精力的に汎地球測位システム(GPS)人工衛星によって調査されてきた。そしてReilingerたち(p.1519)は、これらのデータを使い地表下の破断(rupture)の量とジオメトリをモデル化した。大規模な断層のずれが地殻の上部10kmのはっきりとしたセグメントで発生したが、ところが震源地ですべりがほとんどなかった。Izmit地震の後、地震性のすべりが震源近く下で発生し、それが続いて起こったDuzce地震の引き金となったのかもしれない。(TO)

超流動性の分子状水素(Superfluidic Molecular Hydrogen)

分子状水素は、それの核スピンが平行(パラ水素)になるか、あるいは反平行(オルト水素) になりうる。パラ水素は低温では、ちょうどヘリウム４のように超流動性を示すはずであると予測されてきた。しかしながら、提案された超流動状態に到達するためには、その液体は広範な範囲で過冷却状態になくてはならず、これが実験的な観察を妨げてきた。Grebenev たち (p.1532) は、大きなヘリウム4や、⁴He/³He混合液滴中の14-16個のパラ水素分子に囲まれた直鎖カルボン酸硫化物分子、および、同等な数のオルトデュートリウム分子に囲まれた直鎖カルボン酸硫化物分子について赤外分光分析を行った。純粋の⁴He 液滴(0.38 kelvin)の場合、両方の分子とも直線軸の回りに角運動量の特殊な励起が観察された。より低温の ⁴He/³He 液滴(0.15 kelvin)ではオルトデュートリウム分子クラスターにのみ、この励起が見られ、パラ水素分子のクラスターでは消滅したことから、角運動量は存在しなくなったと考えられる。これは、ヘリウム以外で初めての超流動性の観察と見なせる。(Wt)

電子を高抵抗の経路に押しやる(Pushing Electrons the Hard Way)

磁場の中における材料の抵抗変化(磁気抵抗又はMR: magnetoresistance)は電子の軌道が磁場に沿って整列される傾向によるものと、通常は直線である電子のパスを磁気的に偏向させる(幾何的磁気抵抗:geometric MR)ことによるものの2つの分に分かれる。通常、層状亜マンガン酸塩、又は巨大磁気抵抗(GMR)材料の特徴である前者の効果は、通常幾何的 MRに対し優勢である。Solinたちは(p. 1530)、5倍以上変化の大きい幾何的MRが、高抵抗、非磁性のインジウムアンチモンのループに低抵抗の金を充填した単純な構造で、比較的小さな磁界で実現できることを示している。磁界ゼロで電子は金を通る抵抗の低い経路を通るが、磁界を与えると高抵抗の経路を通る。(Na)

すっかり濡れて(All Wet)

南アメリカ熱帯地域は、最終氷期最盛期以降、全世界的気象に対して大きな影響を与えているのではないかと疑われてきた。しかし、最も基本的気象の徴候の１つである降雨でさえどのように変化してきたのか、合意が得られていない。Betancourtたち(p.1542)は、今日地球上で最も乾燥した場所の1つにおいて、化石化したげっ歯類の巣穴内部に在る春季植生(spring vegetation)の大量の遺物の驚くべき発見に基づいて、チリの中央アカタマ (Acatama)砂漠における降雨量の年表を作成した。近くの湿地帯堆積物(wetland deposits)における地下水面の上昇と下降の記録にも合致する、それらの記録は、近隣の地域に対する他の復元気象とは幾つかの重要な点において異なっている。そして、何が結局南アメリカの夏季モンスーンの長期間にわたる変動を起こすのかが疑問となってくる。(TO)

ここに原子を挿入する(Insert Atom Here)

化学反応動力学の一つの目標は、分子の回転準位、振動状態が異なった場合、これがどのように反応に影響するかを見ることにある。これらの研究の多くは、H2 + F ->H + HF のような単純な引き抜き反応に焦点が当てられてきた。この反応では、入ってくる原子が直線的な幾何学的配置で分子に接近する。Liu たち (p.1536) は、酸素の特別な原子状態にある O(1D) とパラ水素との反応を、酸素原子がＨ2結合に挿入されて「Ｔ字型」構造で OH と H を形成するようなエネルギーについて非常に精密に調べた。全体として反応は、順方向にも逆方向にも対称であるが、個々の回転および振動状態は際だってさまざまな角度分布を示す可能性がある。(Wt)

コレステロールを抑制すること(Keeping Cholesterol in Check)

食事による消化管からのコレステロールの吸収をコントロールすることは、全身のコレルテロールの恒常性を保つために不可欠なことである。Repaたち（p.1524;Ferberによるニュース・ストリーを参照)は、ある核のステロイド受容体がこのプロセスを制御していることを報告している。一方の核内受容体であるヘテロ二量体は、ABC結合カセットファミリーである膜貫通タンパク質が発現することを刺激し、かつ腸の細胞からのコレステロールの流出を促進する。もう一方の核内受容体であるヘテロ二量体は、肝臓内に胆汁酸が溜ることを減少させる。胆汁酸は、遊離コレステロールを吸収するために必要とされる分子である。これらの活動は、コレステロールの輸送を反対方向にしてコレステロールの吸収を減少させ、さらにコレステロールの恒常性を保たせる核のステロイド受容体の役割を拡大させる。(hk)

ハーフバレルを広げる（Roll Out the Half Barrel)

多領域タンパク質における類似領域の存在は、それらが遺伝子重複と融合から進化したことを示している。Langたち（p.1546；MilesとDaviesによる展望参照)は、単一領域の β/αバレルが同様にハーフバレル祖先の遺伝子の重複と融合によって進化したことを示している。彼らはヒスチジンの生合成経路における二つの酵素，HisAとHisFの構造を、各々、1.85と1.45オングストロームの分解能で決定した。構造と配列の解析によって、この二つの8回折り畳まれたβ/αバレルが、共通のハーフバレル祖先から進化したものであることを強く示唆するものである。彼らは最初の遺伝子重複が二つのハーフバレルを与え，その後、これが融合して祖先のβ/αバレルへと適応していくことを示唆している。二番目の遺伝子重複により，異なる触媒作用を持つ二つの酵素への多様化へと導くものであろう。（KU)

虫における老化防止薬（Anti-Aging Pills for Worms)

細胞代謝のありふれた副産物である活性酸素種は，通常の細胞老化や年齢と関係のある病と関連している。Molovたち（p,1567)は成虫の寿命に関して、スーパーオキシドジスムターゼやカタラーゼ(二つの酵素は，酸素フリーラジカルを「取り除く」ことが知られている)の作用を模倣した二つの合成低分子化合物の効果を試験した。模擬化合物を含む媒体中で成長した虫は、54％も虫の寿命が延びた。この模擬化合物は，ミトコンドリアの電子伝達タンパク質をコードしているmev-1遺伝子に変異を持つ虫の加速寿命をも逆転させた。（KU)

胃痛の自然治癒(Nature's Cure for an Upset Stomach)

微生物をたくさんかかえている腸は、自分の細胞内張りの高度炎症をどのように回避するのであろうか。Neishたち(p 1560;XavierとPodolskyによる展望記事参照)は、腸における特定の細菌が上皮細胞に結合すると、炎症誘発性のタンパク質であるNF-κBの細胞核への移動を抑制できることを示している。普通であれば、その移動は、炎症を起こす遺伝子のカスケードを活性化する。この抑制は、IκB-αのユビキチン結合と分解を防止することによって間接的に起こる。すなわち、IκB-αのユビキチン結合と分解の防止によって、NF-κBを原形質に確実に固着してNF-κBの作用を抑制するのである。この結果は、腸ミクロフローラに対する宿主の順応がどのように宿主と微生物の両方にとって有利になるかにについての洞察を与えるものである。(An)

丁度いい抑制(Inhibited Just Enough)

転写制御因子NF-κBは、哺乳類における炎症反応の重要なメディエータであり、NF-κB抑制剤は、治療的価値をもつ可能性がある。IKKαとIKKβという2つのIκBキナーゼを含むタンパク質キナーゼ複合体と制御タンパク質NEMO(IKKγとも呼ぶ) は、多様な炎症性の刺激に応答し、NF-κBを活性化する(IκBは、NF-κBの抑制剤である;IκBがリン酸化されると、IκB によるNF-κBの抑制が解放される）。従って、IKKは、治療的介入の主要標的であるが、他の同様の酵素に影響せずに、リン酸化酵素の触媒作用活性を抑制するのは、困難である(または、少量のNF-κBが細胞をアポトーシスから守るため、有害にもなりうる) 。Mayたち(p 1550)は、NEMOがIKKの狭い領域と相互作用し、その相互作用は、小さなペプチドによって遮られることを発見した。IKKとNEMOの相互作用が遮られると、NF-κBの活性化が有効に抑制されるが、NF-κBの有利な基礎活性は保存される。2つのマウスモデルにおいて、抑制ペプチドが炎症反応を減少した。(An)

雑草も鳥もいなくなる？(No Weeds-But No Birds?)

遺伝子変換作物(GM) に関する議論の一部として、これが環境に予期せぬ影響を与えるのではないかとの懸念がある。Watkinson たち (p. 1554; Firbank and Forcellaによる展望記事参照)は、除草剤耐性を持った作物が、雑草や鳥の個体数に与える潜在的影響についてモデル解析を行った。その解析は、作物管理の各種パラメータや、野外全体の雑草の頻度分布を含む、野外スケールでの雑草の数の動的モデルと、これらの頻度分布から鳥の種類が受ける影響モデルの関連について言及している。除草剤を適用した場合のシミュレーションによれば、結果的に雑草の数が激減し、その結果、雑草の種をエサとする鳥の個体数が減少することになりうる。(Ej,hE)

特殊な臭いの感覚(A Special Sense of Smell)

哺乳類の鋤鼻器官(vomeronasal organ)は、フェロモンを検出することを司る、特殊な構造を持つ鼻の中の器官である。この鋤鼻ニューロンがどうやって自然状態で刺激に反応し、この情報をより高度な脳の処理領域に伝達するのか、ほとんど分かっていない。Holy たち(p. 1569)は、多数のマウスの鋤鼻ニューロンを同時記録し、これらの細胞は、マウスの極めて低濃度の尿中の成分に応答することを見つけた。個々のニューロンの多くは、尿が雄のものであるか、雌のものであるかの高度選択性を有した。この活性化にはホスホリパーゼCを含む細胞内情報伝達カスケードが補充される必要がある。多くの感覚ニューロンと異なり、鋤鼻ニューロンは長時間刺激にさらしても順応することはなかった。(Ej,hE)

分化の時期の違い(Timing Differentiation)

放射性同位体の壊変は、地球の分化（核とマントル、地殻が化学的に別の層に分離すること）の時期を明らかにするのに用いられる。Munkerたちは、比較的新しい同位体の体系、ニオブ-92-ジルコニウム-92を用いて、地球と月のマントルの形成時期を推定した(p. 1538)。彼らの高精度の測定によると、地球と月のマントルは、太陽系が形成されてからおよそ5千万年後、また微惑星体やその他の小型天体上で分化が生じてからかなり後になって形成されたことが示されている。(KF,Tk)

大きなものも小さなものも(All Features Big and Small)

動物種における体のサイズと個体群密度の間に、一方が大きくなると他方が小さくなる、という逆の関係があることは確立した理論であるが、その関係が正確に数量化されたことはほとんどなかった。Schmidたちは、このたび、ヨーロッパの地理的に離れた2つの流域のコミュニティにおける数百におよぶ無脊椎動物種の体のサイズと個体群密度とについて、他にはないほど詳しい調査結果を提示している(p. 1557)。2つのコミュニティは、どちらにも共通の種は比較的少なかったけれども、ほぼ同様の密度-サイズ関係を有している。彼らは、こうした分布の類似性は、2つの流域の物理的特性の類似によってもたらされた、と論じている。［Marquetによる展望記事参照のこと］(KF)

RNA編集とHIVの発現(RNA Editing and HIV Expression)

RNA編集によって、成熟したRNA分子の核酸配列は、ゲノム配列中のものとは異なったものに変えられる。さまざまな植物や動物の細胞、またウイルスにおいて、複数のRNA編集イベントが観察されてきた。Bouraraたちは、このたび、ウイルス産生細胞におけるヒト免疫不全症ウイルス-1型(HIV-1)の転写物を検査した(p. 1564)。そこでは、他のシステムでも報告されているCからUへの変化に加えて、GからAへという新たなRNA編集イベントが見られた。このGからAへの変化は、それまで、スプライシングされたメッセンジャーRNAにだけ見られたものであった。このたび記述されている変化は、感染した細胞の生存と関わっているウイルス性RNAにのみ存在することが見出されているので、このプロセスが HIV-1発現の制御機構を表しているものかもしれない。(KF)

リュードベリステート操作は量子コンピュータと言えるか(Does Rydberg State Manipulation Equal Quantum Computation?)

Ahnたちは(2000年1月21日号、p. 463のレポート参照)、情報がリュードベリ原子データレジスターに量子相で蓄積される実験結果を報告し、理論的な予測と一致して、蓄積された情報が単一のレーザーパルスで読み出せることを示した。Meyer、KwiatとHughesは各々異なるコメントの中で、スケーリング特性が良くないことにより、Ahnたちにより説明されたシステムは旧来のデジタルコンピュータより効率的には量子アルゴリズムを実装出来ないとし、従って、本当の意味の量子コンピュータとはみなせない、としている。Kwiatと Hughesは、Ahnたちのシステムは量子干渉を実現しておらず、それゆえ、探索アルゴリズムの主な特徴であり、この実験でも実装を目的としているIOM(平均値の回りの反転)を達成出来ていない。Bucksbaumたちは、彼らの回答の中で、彼らの構成のスケーリングリミットにつき認識しており、将来の実験で克服する可能性があることを示唆した。彼らは干渉が生じたからと言って「これら原子波パケット実験がうまくいったとは言えない」、とするKwiatとHughesのコメントに異義を唱え、特定のIOMによるものであるかどうかに関係なく彼らの手順は同じ結果を達成すると反論している。彼らは、非常に大規模な計算問題においてスケーリング上の不具合があるけれども、Ahnたちの実験は、この分野における大きな理解とさらなる開発を刺激するものである、と結論つけた。これらのコメントの全文は www.sciencemag.org/cgi/content/full/289/5484/1431a で見ることが出来る。(Na)