2015.8.12
埼玉大学理学部HiSEP
入門セミナー課題
研究テーマ集
銀河・星雲の色と形
15RP022 立石 大
私たちが暮らしている地球が属
する太陽系も銀河系の一員であ
る。写真は銀河系の中心部を
可視光で映したものである。
太陽系から銀河系の中心までは
約2万8000光年離れている。
撮影場所:Canungra QLD
Australia
宇宙の広さ（直径）は約930億光年と言われている。観
測可能な宇宙でも、広さ（直径）は約138億光年である。
私たちが観測できる宇宙には銀河が1000億個あるとい
われている。
銀河・星雲は非常に美しい形や色をしている。そして、ど
れ一つとして同じ形のものは存在しない。なぜだろうか。
宇宙は今から約138億年前に現れたものである。なぜ、
地球の生物多様性のように銀河も多様化したのだろう
か。また、渦巻銀河の中心には太陽質量の数百万倍の
ブラックホールがあり、銀河中にある全てのものに影響
を与えているようである。どのような仕組みで巨大なブ
ラックホールが生まれたのだろうか？
このHiSEPの授業を通じて、宇宙についてより深く研究し
てみたいと思う。
15RP017 堀江光希
地球の空は昼間は青く、朝や夕は赤く見える。地表と宇宙空
間の間には基本的に大気しかなく、それは朝も昼も夕も変わら
ない。また、地球に届く太陽光は１日という時間の中で大きな
変化はなく一様だとみなせる。では一体なぜ地球上では時間
によって空の色が変化して見えるのか。
昼
図１のように昼間は太陽光が
真上からくるので太陽光の大気
を進む距離が短い。そのため、
波長の短い青色の光が大気中
の水分などとぶつかり拡散し、
青く見える。
図
１
朝・ 図２のように朝・夕は太陽光が
夕 横から入射してくるので太陽光
の大気を進む距離が長くなり、
人間の目で認識できる位置で拡
散する光は波長の長い赤色のも
のとなる。
上の原理により地球上から見える空の
色が変わるならば、太陽光が大気を進む
距離によっては空の色は何色にでもなり
うるのではないのか。
実際、緑色や黄色の空も見られる
が条件は厳しい。
図２
：太陽光が入射する向
き
長い
波長
短い
太陽光の
スペクトル
永久の知的挑戦～宇宙の真実とは～
我々が生きる宇宙は、どのようにして始まり、どのようにして終わるのだろうか、いや、そもそ
も終わりがあるのだろうか？
それはある意味で哲学的な問いでもあるが、私はそれを物理学的に、即ち確固たる事実から
導き出される数理的な情報として解明したいと考えている。
宇宙の始まりとして有力な意見は、誰もが知っているであろうビックバン宇宙論である。それ
は、宇宙が膨張しているという観測的事実から導き出されており、それを補う形でインフレー
ション理論も存在する。
一方で宇宙の終焉には数多くの理論がいまだに議論を呼び起こしており、決定打となる理論
は存在しない。定常宇宙論、振動宇宙論、熱的死、ビッグクランチなどがその例である。
宇宙の事象は我々が生きる時間とはあまりにかけ離れた規模の時間で変異しており、宇宙
のすべてを観測することは到底不可能である。だが、アインシュタイン、ホーキングなどこれま
で宇宙に挑み続けた先人たちのように、宇宙の運命を一つの式として表すことは不可能では
ないと私は信じている。
“宇宙はどうなるのか”という具体性のない問いではあるが、数理的理解・現在の理論の応
用・特異な発想などを駆使して、私はこの問いに全力でぶつかっていきたい。
色の変化するアロマキャンドルを作る
15RB001 分子生物学科 安藤智宏
• まず初めに、一般的なアロマキャンドルとは、火をつけると香りのでるロウソクであり、使うことで
疲労回復やストレス解消などリラクゼーション効果があるとされるがリラクゼーション効果を高め
たいのなら火の色そのものも青色や緑色に変化すれば効果が高いのではと思った。
• 次に火の色の変わる仕組みとして考えられるのは花火の仕組みを考えた、花火の色が変化す
るのは「星」と呼ばれる玉の中にコアの外側に二層で違う色に燃える火薬がついているため色
が変化する、同じようにロウに特定の炎色反応を起こす元素を加え、それを二層にすれば色の
変わるロウソクができるのではないかと考えた。
糸
花火の星の仕組み
コア
炎色反応を起こす
物質（黄色）
銅を含むロウ（青緑色）
考えられる
ロウの仕組み
炎色反応を起こす
物質（赤）
セシウムを含むロウ（青）
ガルバニック電流とはな
にか？
15RB005 島田侑希乃
アルミ箔を噛むとキーンとなりますよね！
そう！あれは、ガルバニック電流という電流の一種なんです！
と言われても、ガルバニック電流ってなんですか？ってなりま
すよね？
ガルバニック電流とは…
ガルバニック電流(ガルバニー電流)とは、異種金属が唾液を
介して接触した時に流れる、微弱な電流のことを言います。
ガルバニック電流(ガルバニー電流)は特に電位差の大きな、
非金属(銀)と貴金属(金)が同じ口腔内に存在するような場合に
は問題となってきます。
何故か？
ガルバニック電流が発生すると、金属が錆びるのを促進してし
まうためです！そのため、口腔内の金属はなるべく同じ種類の
ものに統一したほうが良いと考えられています。
（参考 ガルバニック電流ガルバニー電流歯科大辞典）
また、口の中で発生する電流は、カラダに様々な異常を引き起
こすといわれており、特に口の中に二種類の金属が入ってい
ると、唾液によって伝導性が高まり、電流が流れやすくなりま
す。
（参考 歯科医が警告！長引くカラダ
の不調は「ガルバニック電流」かも）
さあ、皆さんの歯の中はどうなって
いますか？二種類の金属が入って
いたら危ないかもしれませんよ！
磁力で発電
今日、再生可能エネルギーについて関心が高まっている中、自分は磁力を
使った発電方法を考えました。
磁石はＳ極とＮ極があり、この二つは互いに引き合う性質を持っています。
逆に、同じ極どうしは反発する性質があります。この性質を利用して次のよう
な発電方法を考えてみました。
一つの小さい磁石を四つ、反発する極どうしを接着剤などで無理やりくっつ
けます。そうすると、一つのドーナツ状磁石にＮ極とＳ極が二つずつある多極
磁石ができます。次に、真ん中の穴に小さい磁石付きのプロペラを設置しま
す。
これで、磁石の反発する力と引き合う力がうまく働けばプロペラが回り出し
て運動エネルギーが発生します。運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、
電気を発電するという仕組みです。
この方法で一番難しい点は、プロペラが安定して回るかどうかであり、プロ
ペラの羽の傾きや、磁石の強さ、大きさなど実験や計算を繰り返さないとうま
くいかないと考えられます。
磁
石
睡眠と遺伝子
15RB009 小山 あすか
ショートスリーパー……短時間睡眠で健康を維持できる人
→遺伝子で決められている!?
短眠タイプの人のDEC2遺伝子に変異
・サーカディアンリズムをコントロール
・482個のアミノ酸のうち385番目が異なる
変異DEC2遺伝子を組み込んだマウスの活動時間が2.5時間増(/日)
ほかの遺伝子や環境要因も関連している可能性が高い
歪みエフェクターの正体とは？
理学部分子生物学科1年 15RB013 黒岩
風
よくライブ会場や音楽番組で、ギターやベースの
奏者が足元にある機材のスイッチを踏んでいる様
子を見たことがないだろうか。
あれがエフェクターでありエレキ楽器奏者にとって
の必需品である。エレキギターやベースは弾いた
音をピックアップという内蔵マイクで拾って、それを
スピーカーから出力しているが、スピーカーへ音の
信号を入力する前にエフェクターという電子回路を
↑足元にあるのがエフェクターボード(た
通すことで、様々なサウンドを作り出すことができる
くさんのエフェクターを乗せたボード)であ
のだ。
エフェクターとは何か
“歪み”って何だ？
る。画像はthe band apartのライブから引
用。
歪みとはザラザラとかジャキジャキとか、音の粒が潰れたような
サウンドのことを指し、最も頻繁に使われるエフェクトである。こう
聞くと激しめの音楽に使われているサウンドを想像する方もいる
かもしれないが、ロックやメタルに限らずポップスでも、軽く歪みを
かけることは少なくない。
←BOSSから販売している歪みエフェクターDistortion DS-1
歪みの正体は“増幅回路”と“クリッピング”
歪みを作る工程は2段階ある。まず増幅回路によって音の信号を増幅し、次にクリッピ
ング素子を経由することで波形を潰す。ここでは非反転増幅回路とダイオードを用いた、
超定番の歪み回路について詳しくみていこう。
右の回路図はディストーションエフェクター
の心臓部(歪みサウンドを生み出す部分)であ
る。
オペアンプは2つある入力端子の電位差を増
幅して出力する性質を持つ。この増幅率は
VR1やR3の抵抗の値によって決定される。
VR1は可変抵抗(エフェクターのつまみ)であり、
つまみを回すことにより、歪みの強さが調節
できるのはこのためである。
そうして増幅させた信号をダイオードを用いて
クリッピングする。ダイオードは一定値(この
回路では0.6V)以上の電圧のみを一方向へ
U:オペアンプ
←この記号は
C:コンデンサ
通す素子であり、これを回路図のようにつな
アースで、不要
R:抵抗器
な信号を捨てて
ぐと、0.6V以上の信号と-0.6V以下の信号は
VR:可変抵抗器
いることを表す。
アースに落ち、下図のように波形が潰れる。
D:ダイオード
この潰れが歪みサウンドであり、歪みエフェク
ターの正体とはこのような信号変換回路なの
参考文献
である。
ド素人のためのオリジナルエフェクター製作 / 遠藤智義
著
実用オペアンプ回路 / 角田秀夫 著
てんかんと多発性硬化症
15RB017
水島莉那
私は自身のある経験から、てんかんやMS（多発性硬化症）などの病気に興味を抱いていた。これらの病気が起こるメカニズムははっきりと解明さ
れているわけではなく現在でも研究が進められている。とりわけMSについては新薬の開発研究も盛んにおこなわれているという。ここではまずてん
かんやMSがどのような病気であり、それらの症状が出る仕組みについて言及したい。
まず、てんかんというのは慢性的な脳疾患であり、特徴的な症状として大脳ニューロンの突発的な異常な興奮による発作がある。このニューロン
が異常な興奮する原因については解明されておらず、現在も研究がなされている。続いて、MSというのは、脳や脊髄、視神経のいたるところに病巣
ができ、それにより様々な症状が出る病である。症状は人それぞれであるが、その例として顔や手足のしびれ、視力の著しい低下などがある。また、
症状が再発したり寛解したり）を繰り返すこともMSの特徴である。症状をきたす原因は神経細胞の軸索を覆う髄鞘が損傷し、軸索がむき出しになる
ことである。これを脱髄とよび、脱髄した神経細胞は情報をスムーズに送ることができなくなる。脱髄が起こる原因は何らかのきっかけでリンパ球
が自己の細胞を誤って攻撃してしまうことであるとされている。因みにMS患者はてんかんを発症しやすいという統計データもあるようだ。
てんかんやMSのみならずこのような神経疾患や自己免疫疾患が生じるメカニズムについての研究が今後も必要とされると考えられる。というのも、
病気が生じるメカニズムが解明されればより効果的な治療法や、新薬の開発を進めることができるからである。私は臨床的ではなく生物学的な観点
から、現在もいまだにわからない点が多く残る脳、神経系の病気が生じる原因の解明に携わるような研究をしたいと考えられている。
参考文献 公益財団法人日本てんかん協会 WWW.JEA-NET.JP
多発際硬化症.JP WWW.TAHATUSEIKOUKASYO.JP
料理の科学
15RB019 中山 潤
私は下宿生で、夜にご飯を炊いている時にふと思ったのが、そのま
ま食べてても全くおいしくない生米だが、炊くと日本人の主食ともいえ
るご飯となる。これを科学的に解明していこうと思う。
『お米の中にはデンプンが多く含まれていて、生だと人間の口には
あいません。おいしく人間の口に入れるにはデンプンの成分を変える
(粘化、α化させる)ことです。それが｢飯を炊く｣という事であって、お米
を一番おいしく食べる方法なのです。』*1とある。ヒトのもつアミラーゼ
という物質はαデンプンを糖(おいしさ)に分解できるが、βデンプンを分
解するころはできないため、食べたときに生米(βデンプンからなる)は
おいしく感じず、ご飯(αデンプンからなる)はおいしく感じるのである。
ご飯がなぜおいしく感じるかわかったところで、ご飯の炊き方を一つ
一つ見ていこうと思う。
1.洗う
これは、ただ単に、生米が汚れているので綺麗にするだけである。
2.水
デンプンをα化するためには水と加熱が不可欠であり、しかもこの水
は生米に吸水させる必要がある。ちなみに、洗米後すぐに水を加え、
吸水に時間をかけると、吸水がうまくいき、よりおいしくなるのである。
3.炊く
炊くとは、βデンプンを構成する糖の鎖が吸水によってほどけそうな
ところで、とどめを刺すように、完全にバラバラにする作業である。こ
れでおいしいご飯の出来上がり。
このように、ご飯を炊くだけであっても、科学的に説明できることが
たくさんあったため、料理は科学ということを改めて実感できた。
引用*1:http://www.syokumikanteisi.gr.jp/suihan.htm
参照：http://jbpress.ismedia.jp/articles/-/40806?page=2
参照：http://www.syokumikanteisi.gr.jp/suihan.htm
細菌のお花畑
15RB022
鳥生 万智
～腸内フローラ～
最近「腸内フローラ」という言葉を耳にしますが、それはいったいどのようなものなのでしょうか？
腸内フローラとは
人間の腸管内には様々な細菌がいて、増殖を続けています。これらは腸内細菌とよばれていて、この群集を「腸内フローラ」とよんでいます。
腸内フローラが体に与える影響
良い面では、病原菌の定着阻害や、免疫系の活性化、ビタミンの産生などがあり、悪い面では、腐敗産物や発ガン性物質の生成などがあり
ます。
腸内環境を良い状態に保つには
腸内細菌のバランスのことを「腸内環境」といい、善玉菌の割合が多いほど体に良い影響を与えるはたらきが強くなります。一般的に健康な
人のバランスは、２０％の善玉菌、１０％の悪玉菌、７０％の日和見菌だと言われています。このバランスはストレス、食事、加齢により変化す
るので、日ごろから意識して善玉菌の多い食べ物を摂取することが大切です。
善玉菌を増やすのに効果的な食べ物は
①乳酸菌を多く含む
②オリゴ糖を多く含む
③食物繊維を多く含む
この３種類の食べ物が善玉菌を増やすのに効果的だといわれています。
ヨーグルト、チーズ、納豆、
お味噌など…
（参考文献）
http://institute.yakult.co.jp/japanese/dictionary/word_5.php
http://gut-flora.com/index.html
味噌の色
ーアミノカルボニル反応－
「アミノカルボニル反応」とは、主にアミノ酸と糖とが反応して
褐色物質メラノイジンを生成する反応である。
メラノイジンの褐色は味噌や醤油の色を決定する大きな要
因となっている。さらに、この反応は温度が高いほど早く進む
ため、味噌の蔵元、販売元では温度管理に注意が必要とな
る。味噌の色はこのほか仕込み方法・熟成期間などによって
も変化する。
しかしこの反応機構に関しては依然として不明である点が
多く存在する。
私はこの反応の仕組み並びにその他の反応を
理解していくことで味噌の褐変の制御を着色料を
使うことなく可能にするシステムを作ってみたいと
考えます。それによって、よりおいしい味噌を作る
助けになりたい。
理学部分子生物学科１年
15RB023 坂入悠太
クロロフィルの構造
15RB024 萩原 拓真
:
はじめに クロロフィルには様々な種類があり、クロロフィルやバクテリオクロロフィルなどの一部の構造が異なるクロロフィルが存在する
（Figure-1では例としてクロロフィルaの構造を示した）。まずは特にクロロフィルa,bについて調べる。
*
1.クロロフィルa,b まず、クロロフィルaの中心にはマグネシウムイオンが存在している。マグネシウムイオンの周りにある環構造はクロリン環
*
*
と呼ばれ、窒素原子を含む５員環をピロール環という。Figure-1に青で示した部分はフィチルと呼
※
H2 C=CH
*
CH 3
ばれる。中心のマグネシウムイオンを水素イオン２つで置換したものはフェオフィチンaと呼ばれる。
※で示した部分はクロロフィルbではCHOになっていて、たったこれだけの違いでクロロフィルaとb
H 3C
CH 2 CH 3 では吸収する光の波長がわずかに異なってしまう。クロロフィルはわずかな構造の違いで吸収す
る光の波長が変わると考えられる。吸収する光の波長が異なると、吸収しない光の波長も異なる
N
N
ためクロロフィルaとbではわずかに色の違いがみられると考えられる。（クロロフィルa：青緑色,ク
ロロフィルb：黄緑色）
Mg
*
2.クロロフィル 種類 クロロフィルにはa,b,c,dなどがあり、その他にクロリン環に結合しているメチ
N
N
*
ル基やエチル基が別の基に変わったクロロフィルが大量に存在する。同じくバクテリオクロロフィ
*
*
ルにもa,b,c,d,e,f,g（fは生体内では未発見）などがあり、環構造に結合しているメチル基やエチル
H 3C
CH3
*
基が別の基に変わったバクテリオクロロフィルが存在する。
おわりに 高校ではクロロフィルはa,b,c位しか習わないが、調べてみると実に様々なクロロフィル
CH 2
が存在していることが分かった。最初はクロロフィルの構造がきれいで興味を持ったが、１つ１つ
CH 2
O
の構造にちゃんと名前が与えられていて驚いた。今回調べたことで、クロロフィルの構造について
C=O
より詳しく調べたいと思った。さらに構造だけでなく植物体内や光合成細菌体内でどの様にクロロ
C=O
OCH 3
フィルが合成されているのかについても調べてみたいと思った。
O
CH 2
CH 3
CH 3
CH= C
( CH 2
CH 2
CH 2
Figure-1：The structure of chlorophyll a
CH )3 CH 3
参考文献・出典等
*:クロロフィル-構造・反応・機能- 第一版 執筆者 三室 守 垣谷 俊昭 民秋 均 発行者 吉野 和浩 発行所 株式会社 裳華房 印刷所 三美印刷株式会社 製本所 株式会社 青木製本所
三室 守（２００８） これからの光合成研究-生物物理の視点から. 生物物理, 48 : 88-96
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Figure-1 大学生のための基礎シリーズ２ 生物学入門 第2版 編者 石川 統・大森 正之・嶋田 正和 編 発行者 小澤 美奈子 発行 株式会社 東京化学同人 印刷・製本 株式会社 シナノ
なぜ四つ葉のクローバーが生まれるか
15RB026 佐久間望
クローバー（シロツメクサ）について
マメ科、シャジクソウ属
ヨーロッパ原産の多年草で、三枚に見える葉は小葉といい、実は三枚でひとつの葉である。
なぜ四つ葉になることがあるのか
①葉が若いころに刺激がある
三枚の小葉を作るしくみは複雑なため、原基と呼ばれる葉が幼くデリケートの時期に、踏まれて傷ついたり、栄
養が多すぎるとすると葉が四枚になることがある。
野原などで見つかる四つ葉のクローバーはこちらが主な原因である。
②突然変異体
園芸店や商品として売られているクローバーは、三枚の小葉が一つのセットになるしくみから変わっていて、かなり
の高確率で四つ葉のクローバーになるようになっている。
ちなみに・・・
ギネスには多葉クローバーで５６枚という記録があり、交配を続けたことでできたらしい。
遺伝子を操作すればもっと多くの葉がつくクローバーもできるかもしれない。
参考
原色植物図鑑Ⅱ
みんなの花図鑑http://minhana.net/wiki/
日本植物生理学会http://jspp.org/hiroba/q_and_a/detail.html?id=624
http://blogs.yahoo.co.jp/kazu_room_love2/37048211.html 読売新聞２０１０年９月２０日の記事より
ガラスは水の中でのほう
がよく切れる!?
15RB037 西野 輝
ガラスを普通に切ろうと思うと全体にひびが
入って割れてしまいます。しかし、水中で切ると
ガラスを簡単に綺麗に切ることができます。
まず、ガラスはアモルファスの構造をとってい
るので、ガラスの内部の構造は密度に揺らぎを
持っています。そしてここでは、その揺らぎの部
分がある種の割れている構造と見ることができる
と考えられます。ここに水による応力腐食（溶接
や冷間加工による残留応力及び使用時にかかる外
部応力により、材料に引っ張り応力がかかりこれ
と特定の環境の腐食作用とによって材料に割れを
もたらす現象：機械振興協会「機械製品に対する
安全要求と設計方法」より引用）という力がかか
り、原子レベルの小さな傷を目視可能なレベルの
大きな傷に変えることができるという仕組みであ
ると思われます。
図中OにH2Oが近づき部分
的に加水分解が起こりそこ
から割れ始める。
参考
「ガラスの破壊における水分の効
果」
http://www.newglass.jp/mag/TIT
L/maghtml/82-pdf/+82-p041.pdf
エピジェネティクスとは
15RB040
寺田有沙
エピジェネティクスとは、一般的には「DNA塩基配列の変化を伴わない細胞分裂後も継承される遺伝子発現あ
るいは細胞表現型の変化を研究する学問領域」である。たとえば、まったく同じDNAをもつはずの細胞が発生
や分化によってさまざまな性質をもつ細胞に変化する現象や、同じDNAの塩基配列を共有する一卵性双生児
において成長とともに徐々に差異が現れてくる現象などがある。エピジェネティクスのしくみとしては、細胞内
のDNAは、ヒストンとよばれるタンパク質に巻きついてできていて、エピジェネティックな目印には、DNAにつく
目印（DNAメチル化）とヒストンにつく目印（ヒストン修飾）の２つが知られている。このような制御は、化学的に
安定した修飾である一方、食事、大気汚染、喫煙、酸化ストレスへの暴露などの環境要因によって動的に変
化する。言い換えると、エピジェネティクスは、遺伝子と環境要因の架け橋とな
る機構であると言える。また、エピジェネティクスは多くの生命現象に関連し、
人工多能性幹細胞（iPS細胞）・胚性幹細胞（ES細胞）が多様な器官となる能力
（分化能）、哺乳類クローン作成の成否と異常発生などに影響する要因（リプロ
グラミング）、がんや遺伝子疾患の発生のメカニズム、脳機能などにもかかわっ
ている。
〈参考文献：スクエア最新図説生物〉
ふしぎな白粉
15RC003 桐生 文佳
なんて小学生みたいな題名なのだろうか。これが自分が小学生の時の自由研究のテーマだったからといえば納得するだろ
う。そのテーマとはオシロイバナという花の研究だった。これから紹介するその花はある不思議な特徴を持っている。それが、
今でさえ考えてしまうきっかけとなっているのだ。
1．オシロイバナについて！
学名 白粉花（おしろいばな）科
Mirabilis jalapa
Mirabilis : オシロイバナ属
jalapa : ヤラッパ (メキシコの町名)
は
オ
２．不思議な特徴とは…？
その不思議な特徴とは種子の内部にある。オシロイバナの種子を割ったこと
があるだろうか。学名から予想がつくと思うが、その内部は白い粉で満たさ
れている。小学生以来のことであるが、再び種子を割ってみた。
写真だと分かりにくいが、種子の内部
には白い粉が含まれている。これが
オシロイバナの最大の特徴とも言える。
３．何を意味しているか…？
小学生の時、この白い粉がなぜ植物体へと姿を変えるのか不思議だったので、自由研究のテーマとした。結果として一つだ
け覚えているのは、この白い粉はデンプン質であるということである。と聞けば誰しもが当たり前のことだと思うだろう。しかし自
分が改めて思うことには、なぜ粉でならなければならないかということである。水分を吸収すれば固体質になり、よくある有胚乳
種子として考えることもしたが、それなら初めからデンプン質は固体でいいのではないか。そうでなければ粉末を吸収することも、
水分の存在下では考えにくい。しかし長い進化の過程を経てこの形態で現に存在しているということは、この白い粉に何かしら
の意味があるのでは、と私は考える。今や科学技術の発展に伴い宇宙など規模の大きいものに目を向けたくなる時代ではあ
るが、我々の身近にも大きな発見につながるヒントが隠されているはずだということを、この題材を通して主張したい。そして年
19
月がたっても自分に疑問を持たせてくれた小学生の時の自分に感謝したい。 参考：季節の花300：http://hana300.com/
燃料電池の利点と課題
１５Ⅽ００４ 鮫島悠大
石油や石炭などの化石燃料の枯渇や、地球温暖化などの問題が地球規模で大きくなって
きている。さらに２０１１年の東日本大震災により、電力供給の新たな方法が模索されて
いる。そのような中で大規模発電に代わって、分散型の燃料電池が注目を浴びている。
燃料電池の仕組みは外部から電気を通して水を電気分解する反応
「２Ｈ₂Ｏ→２Ｈ₂＋Ｏ₂」
の逆の反応を利用して電気エネルギーを取り出している。利点として挙げられるのは、まず環
境にやさしいこと。反応式からわかるように地球温暖化の原因となる二酸化炭素、大気汚
染の原因となる窒素酸化物や、硫化物が発生せず水のみを排出するため、非常にクリーン
である。また、エンジンを必要としないため騒音が少ないことや、発電効率が高いことがあげら
れる。今後の課題としては、コストの高さや、水素は爆発性があるので事故を起こした時の
危険性や、水素の取り扱いにくさをどう解決していくかなどが挙げられる。これらの課題をどう
取り除いていくかが燃料電池の今後の一般家庭への普及のカギとなるだろう。
ヤモリが持つ不思議な力
15RC005 牛込咲紀子
ヤモリは地面はもちろん、壁や天井を自在に歩くことができる。ヤモリにはカタツムリのような粘液
も、カエルのような吸盤もない。
では、なぜ落ちることなく壁や天井を歩くことができるのだろうか。
簡潔にいうと『分子間力』である。
Kellar Autumnらは2000年6月のnatureでヤモリが壁や天井にくっつく仕組みを次のように説明した。
ヤモリの足の指1本には、数百万本もの剛毛が生えており、かつ、その先端は数百個ものヘラ状突起
物に分かれている。そのため、壁面の凹凸とそれらの分子レベルでの接近ができ、分子間力がはたら
く。分子間力ひとつひとつの力はたいへん小さいが、ヤモリは10億以上もの接点を持つため、体を支
えるには十分なのである。
では、ヤモリが壁から一歩踏み出すときはどうだろうか。
最近の研究で、ヤモリは単純に剛毛の向きを変えることで簡単に離れていることがわかった。
最近では、ヤモリのこの力からヒントを得た研究もなされている。カナダでは、すでに災害救助用の
垂直な壁を登れる小型ロボットを開発した。貼ってはがせる、しかも粘着力の落ちない接着剤が開発
されるのも、遠い未来の話ではないだろう。
将来的には、夢の世界のように、人間が壁を登れる日が来るかもしれない。
参考文献
竹村彰夫「木材接着，この10年間と今後」,『木村学会誌』Vol.56,No.2,p.61-66(2010)
食品添加物について
理学部基礎化学科１年 澤龍之介
15RC007
食品添加物とは旺文社化学事典（2010）によれば、
『食品の製造過程で加えられる物質』のことであ
る。食品添加物は、化学的な合成により得られる
指定添加物と、天然由来で化学的な合成を加え
ていない既存添加物に分類される。
ビタミンE（トコフェノール）
以下では食品添加物の用途別にし、具体的な物
質を一部あげる。
④発色剤
①保存料
腐敗をおこす微生物の繁殖を抑制する物質で殺
菌作用はない。防腐剤とも呼ばれる。
ソルビン酸（C6H8O2）
• トランス形の不飽和脂肪酸。毒性が非常に低
く、主にカリウム塩として多くの食品に利用さ
れる。 pHが小さいほど効果が大きい。
パラオキシ安息香酸エステル
• 一般的にパラベンとも呼ばれる。エステルなの
で水に溶けにくいが中～塩基性でも効果があ
る。
オルトフェニルフェノール
• 柑橘類の防かび剤として使用する。
②殺菌剤
殺菌作用を示す物質
過酸化水素（H₂O₂）
• 強力な酸化力のため、殺菌作用に加えて漂白
作用も示す。
③酸化防止剤
食品の空気中の酸素による変質を防ぐ物質
ビタミンC（アスコルビン酸）（C₈H₈O₆）
• 強い還元作用をもつため酸化防止剤に用いら
れる。
• 抗酸化力はさほど強くないが、毒性が極めて
低いので加工食品の酸化防止剤として利用さ
れる。
自身に色はなく、食品中の色素を安定化させる物
質
亜硝酸ナトリウム（NaNO₂）
• 分解で生じたNOが、食品中のミオグロビン（酸
素分子を貯蔵する色素タンパク質）のFe²⁺に配
位結合して、ニトロソミオグロビンに変える。こ
れにより、暗赤色でFe³⁺になるのを防止し、鮮
赤色を保持する。
⑤増粘剤
肉類の粘着力を高める物質
ポリリン酸塩
• リン酸（オルトリン酸）の脱水縮合により得られ
る高分子リン酸。多くの水素結合を形成するの
で、タンパク質の保水性や弾力性を高める。
⑥着色料
食品を着色するために用いられる物質。天然着
色料と合成着色料、および一般飲食添加物があ
る。
考察など
食品添加物中には高校化学程度の知識で理解
できるような物質やはたらきをもつものもあること
が分かった。一方で多くは複雑な構造をもつので、
それらの構造や、はたらきついてさらに調べてみ
たいと思った。
エリソルビン酸
今後の課題として、ヒトに毒性があると指摘されて
いる食品添加物があるので、その要因あるいは
対策について自分なりに研究してみたい。食品添
加物の安全性については今後も食品化学の分野
において重要な課題であろう。
• ビタミンCの立体異性体で、ビタミンCに比べ酸
化されやすく安価である。ナトリウム塩として
利用される。
参考文献
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☆CRES-T(クレスティー)法とアサガオ☆
基礎化学科 黒沢果奈 15RC009
CRES-T法とは、植物自身のもつ遺伝子を眠らせることで植物の性質を変化させるという技法のことである。実際の花の器官形成には非常に多くの遺伝子が関
わって働いているため、ある遺伝子を眠らせることで、さまざまな形や形質のものを作り出すことができる。以下はCRES-T法による遺伝子組み換え技術によって
作られた八重咲きアサガオである。（一番左が通常のアサガオ）
写真参照；http://gm-edu.sakura.ne.jp/labo/gmflower 筑波大学遺伝子実験センター 鎌田研究室
アサガオが趣味の対象として古くから多くの人に愛されてきた理由には、いわゆる「変わり種」が出やすく、バリエーションが豊富であることが挙げられる。この
「変わり種」とは、自然に起こる突然変異によって作り出されるもので、植物の中のある遺伝子が機能を失った結果、形や模様が変化したものを指す。CRES-T法
も基本的には、これと同じことを人為的に起こすわけである。この方法を用いることで、例えば江戸時代の記録にしか残っていない変化アサガオを、遺伝子組
み換えで現代に蘇らせることも可能になる。
バラの花に青色が存在しないように、アサガオの花には黄色が存在しない。しかし江戸時代の図譜には菜の花のように黄色いアサガオが記録されているが
（資料１）、現在では失われてしまっているため、「幻のアサガオ」と呼ばれている。自然科学研究機構 基礎生物学研究所の星野敦助教授らは、黄色いアサガ
オ（写真２）を咲かせることに成功した。しかし江戸時代のアサガオと比べると、色が薄く、白色のようにも見える。今後、黄色いアサガオについて、また、花の色
が発現する仕組みについて、より詳しく調べてみたいと思う。
写真２ 参照；http://nib.ac.jp/press/2014/10/10/html 基礎生物学研究所ホームページ
資料１
資料1；左：1817年出版「あさかほ叢（そう）」 右：1853年出版「朝顔花併」 参照；国立国会図書デジタルコレクション
本文参照；（独）農業・食品産業技術総合研究機構 花き研究所 「花の不思議にせまる」 ｐ10 CRES-T法～遺伝子を眠らせて花の形を変える～ 新形質花き開発研究チーム
大坪憲弘
；大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 基礎生物学研究所ホームページ
ガウス加速器について
井上
敬道
・ガウス加速器とは
図１のように直線上に並べた鉄球Aを衝突させると
・原理
B
A
その時の鉄球Aに比べて鉄球Ｂが速く発射される装置である。
鉄球
鉄球Aは磁石に強く引きつけられて加速される。
力学的エネルギー保存の法則により、衝突した鉄球Aが持っていた運動エネルギーが
磁石
図１
そのまま鉄球Ｂに移り、発射される。
このとき、鉄球Ｂは磁石から離れていればいるほど、磁石に引きつけられる力から解放されるの
に要する力はあまり必要としなくなる。
つまり鉄球Ｂの発射速度は、磁石と鉄球A・Ｂの距離の差と関係している。
これを踏まえると磁石と鉄球Ｂの間の鉄球の数が多いほど鉄球Ｂの発射速度は大きくなるが、
実際に実験してみると発射するときの衝撃で鉄球の列が乱れ、速度は落ちる。
植物の成長環境と味覚の関係
15RC016 赤津 千尋
同じ種類の野菜や果物を食べても育て
ている地域や育てている農家によって私
たちが食べた時に感じる甘さ、苦みなど
が変わり私たちの好みに大きな影響を与
えることがあります。また、ニュースでは
天候によって収穫し出荷できる量が変化
したことが報道されることもあり、そのよう
なとき野菜や果物は食べた時、味も変
わったように感じます。
原産国の気候に近い環境やストレスを
強く感じる環境で育った野菜や果物はよ
り甘く美味しいと感じるといわれています。
例として、塩トマトをあげたいと思います。
塩トマトとは、熊本県などの埋立地で作ら
れている糖度の高いトマトのことを指しま
す。塩性土壌のため実が育ちにくく、規
格外扱いを受けていたものが糖度の高さ
から商品化されたものです。
また、糖度が同じ値でも食べた時の感じ方は
異なります。食べるときの温度によっても味覚
は影響を受けます。
そこで私は、植物が育つ環境と植物への影
響との関係に興味を持ち、私たちが
感じる味と野菜や果物に含まれる栄養素の組
み合わせやバランスとの関係について知りた
いと思いました。
様々な産地の野菜や果物の糖度や酸味、含
まれている栄養素などを調べ、実際に食べて
みてどのように感じるのかを比べてみて、どの
ような時に私たちは甘い、おいしいと感じるの
かを調べてみたいです。そして、一般的におい
しいと感じる栄養素のバランスを知りたいと思
いました。
参考文献
植物の環境ストレス応答
http://www.photosynthesis.jp/PlasntResponse.html
体にとって本当に必要なものとは
http://www.kenkou-style.com/syokuyokujyou/karada.html
東京農業大学
http://www.nodai.ac.jp/teacher/100954/2011/1.html
人間が流す涙
15RC022 塚本万里奈
4/24 提出
• きっかけ
人は様々な場面で涙を流す。その場面において、感情や外的刺激は異
なるにもかかわらず、同じように瞳から涙を流す。原因は大きく異なるの
に、同じように涙が流れることに興味を持った。
ロイシン‐エンケファリンが鼻粘膜から血液に吸収されて、脳に快感をもたらす
可能性が考えられたが、もしこのようなメカニズムが発見されても、なぜ涙が溢
れ出すことがストレスの解消になるかの説明としては不十分である。
• 涙の分類
また、鼻粘膜で吸収するために分泌するのなら、その快感物質を含んだ涙が
外へこぼれることは、逆効果である。
涙は大きくわけて感情的な涙と非感情的（生理的）な涙のふたつである。
感情的：悲しみ・感動・怒り・喜び・悔しい など
非感情的：目にごみが入ったとき・あくび・笑いすぎ・痛いとき・わさびを
食べたとき
このように様々な要因があるが今回は特に感情的な涙について調査す
る。
• 感情的な涙の原因
フレイの調査によると、感情的な涙はほかの涙に比べて高い濃度のタンパク
質が検出される。ただ、それらは人間にとって有益なものであり、けして有害な
ものではない。もしも、ストレスを感じることによって何らかの有害物質が排出
され、涙を流すことでその有害物質が外に排出されると、涙を流すとストレス解
消になるということが成り立つがその証拠は見つかっていない。
•
まとめ
ウィリアム・フレイのThe Mystery of Tearsによると感情的な涙の原因の
内訳は女性の場合、悲しみが５割、喜びが２割、怒りが１割で同情、心配、
恐怖とつづく。また、男性の７３％、女性の８５％と、多くの人が「泣いた後、
気分がよくなる」と回答した。このことから、感情的な涙よって精神的なス
トレスを解消できると考えられた。
しかし、今回調べた限りでは、涙を流すことによって「精神的ストレスが解消さ
れる」ことを、証明できるような証拠は発見されていない。
• 涙による精神的なストレスの解消
涙の原因となった感情によって、ストレス解消の度合いの違いなどもいつか解
明できれば面白いと思う。
涙が流れるとき、ロイシン‐エンケファリンという鎮痛作用をもつ快感物
質が涙の入ることがわかっている。しかし、涙の通路（目の表面→涙小管
→涙嚢→鼻涙管）にはこの快感物質の受容体は発見されていない。つま
り、鎮痛作用は働かないということになる。
感情的な涙を流すことによって多くの人がストレスの解消を感じている。
今回の調査によって、より人間について解明されていないことが多くあることが
分かった。
参考：http://www.systemicsarchive.com/ja/a/cry.html
地球の内側
15RC023 鳥飼 りさ子
●テーマ設定の理由
高校では習わなかった地学についてずっと詳しく学びたいと思っていたので、この機会に知りたいと思いこのテーマにしました。また、私自身普段
住んでいる地球のことについて全くといっていいほど知らないので、知識を得たいと思いました。
●地球の内部の構造
・リソスフェア：地球表面上でバラバラになっている。プレート。固い岩石。
・メソスフェア：マントルのこと。地球全体の体積の約８４％を占める。固い岩石。
・アセノスフェア：比較的柔らかく流動しやすい岩石でできている。
・外核：融けた鉄と少量のニッケルからなる合金でできたさらさらの柔らかい流体の層。
・内核：固化した鉄、ニッケル合金でできた層
●地球内部を調べる方法
地震波の速度を解析することで明らかになってきている。地震波がわかれば、その層が
マントルや内核のような固体の状態なのか、外核のような流体の状態なのか判断でき
る。地震波のうちS波(横波)は液体中を伝わらない。
●化学的に５層
ごう
化学組成の違いでみると、外側から
地殻→上部マントル→下部マントル→外核→内核
地殻の上部はケイ素に富んだ花崗岩質の岩石からなり、下部は上部よりケイ素に乏しい岩石からなる。
岩石中ではケイ素は二酸化ケイ素で存在するし、ケイ素の含有量が多いほどその岩石は軽くなる。
上部マントルと下部マントルの最も主要な構成鉱物はかんらん石とぺロブスカイト相で、いずれも鉄や
マグネシウムなどの酸化物からなるが結晶構造が違う。
●地球内部の物質
地球内部の物質を手に入れる方法とは。地球に穴を掘って取る方法は今のところせいぜい深さ１０㎞。そのほかの方法としてマントルが地下の深
い場所で融けた後に地表に噴き出してくるマグマによって地球内部から地表に運ばれてくる岩石を調べる方法がある。この方法は岩石の種類に
よって採取できる場所が限られてくるのが問題である。他に、実験室で高温・高圧条件を作り出せる特殊な装置をつかって人間が直接手にとること
ができない地球深部を構成する物質を人工的に合成し、地表で採取される岩石の結晶が高温・高圧化下でどのように変化するか調べる研究が行
われている。この研究は、気温と温度をマントルや地殻と同じ温度・圧力にする必要があるが、現在の技術ではそれが可能になりつつある。
●感想
地球の内側について調べていると、不思議に思うことが沢山でてきました。地球の成り立ちからエネルギー、環境問題などにも興味があるので次
回また調べることがあれば調べたいと思います。科学の進歩で色々なことが明らかになっていくのは素晴らしいことだと改めて思いました。
●参考文献、HP
・「地球はどうしてできたのか」吉田晶樹 講談社
・http://www.geod.jpn.org/web-text/part2/2-1/2-1-2.html 2-1-2 地球概観-地球の内部構造
フォトクロミズム
15RC024 上田凪沙
１.フォトクロミズムとは
フォトクロミズムとは、光を照射することによって物質の色が可逆的に変化する現象のことである。
フォトクロミズムを示す分子のことをフォトクロミック分子と呼び、例として、ジアリールエテン、アゾベンゼン、スピロピランな
どが挙げられる。
また、フォトクロミック分子には大きく分けて２つの種類がある。
ある種のフォトクロミック分子は、完全に光だけによって反応が進むが(T型フォトクロミック分子）光の他に熱によっても反応
が進行する分子（P型フォトクロミック分子）もある。
P型フォトクロミック分子の１つであるスピロピラン（1,3,3-ﾄﾘﾒﾁﾙ
ｲﾝﾄﾞﾘﾉ-6´-ﾆﾄﾛﾍﾞﾝｿﾞﾋﾟﾘﾛｽﾋﾟﾗﾝ）の反応は右図のようになってい
る。
スピロピランに紫外線を照射することで、C-O結合が切れて、開
環構造のメロシアニンという異性体となる。このとき無色から着
色状態へと変化する。また、メロシアニンに可視光線または熱を
与えると、元の閉環構造となり、色も退色する。
２.応用例
（画像：http://blog-imgs41.fc2.com/c/y/c/cyclekintarou/ogk-ordina-d.jpg）
フォトクロミズムを応用した製品の代表例の１つは調光サングラスである。（左写真）
これは、室内や夜は透明なレンズの眼鏡であるが、昼間に太陽による紫外線を吸収
すると、レンズが着色し、サングラスになるという製品である。
この他にも、光による可逆的な反応を生かし、情報を記録したり削除したりできること
から、記録媒体にも応用されている。
紙と折ることの関係
15RC027 杉浦悠太郎
紙を折るときの関数は
１
L= ６ π𝑑(2𝑛 +4)(2𝑛 − 1)
で表せる。Ｌが紙の長さ、ｄが厚さ、ｎが折れる回数である。
この式を発見したのが2001年12月当時高校生のBritney Gallivanで、
2002年の4月、トイレットペーパーを使って12回折ることに成功
した。右の写真は彼女が実際に11回
折った時の写真である。
参考：http://mathworld.wolfram.com/Folding.html
工業と水素
学籍番号：15RC028
氏名：佐藤太一
水素を用いた工業では、“水素脆性”による問
題があります。現在では、メッキなどの方法に
よって一応の解決・対策はされてはいますが、
本質的な解明はされていないようです。
そこで私はこの話題に興味を持ち、この現象
の理由やメカニズムを化学からの観点だけで
なく科学という多方面からこの現象を見てみ
たいと思いました。
この話題は、長年研究されていて解明するにはとても困難なものではありますが、この現
象についてより深くまで観察・理解し、解明のために少しでもかかわっていければと考え
ています。
恐竜が現代によみがえる？
２億年前の中生代(ジュラ紀、白亜紀)に繁栄した大型爬虫類である恐竜を現代によみがえさせようという試みがある。
恐竜というとティラノサウルスやトリケラトプスなどが有名で、両者は今からおよそ6850-6550万年前(白亜紀末期)に
北アメリカ大陸に存在し、中生代の終わりに大量絶滅した。そんな古代の王者たる恐竜をどのようにしてよみがえらせるのか？
１．恐竜の完全なDNAを得る
これはスティーヴン・スピルバーグ氏が監督を務めた映画「ジュラシックパーク」に登場した復元法で
恐竜の血を吸った蚊から完全な恐竜の遺伝子を取り出し恐竜を復元しようとする方法である。この時に用いる蚊の
入手方法は右の写真のように琥珀の中に閉じ込められた何千万年も前の蚊である。
この蚊の中から恐竜の遺伝子を含む血液を取り出すのである。
２．鳥の遺伝子から恐竜の遺伝子に近いものを得る
鳥類の祖先が恐竜にあたるのではないかという説がある。
羽毛をもった恐竜の化石の発見や鳥類の指関節の成長と恐竜も同様の成長を
することが判明したことによりこの説は有力となった。
この仮説が正しければ鳥類の遺伝子から恐竜由来の遺伝子を得られるはずだ。
ヘッケルの反復説(生物発生原則)によると「個体発生は系統発生を繰り返す」そうだ。
たとえば哺乳類の発生で、発生初期の胚に魚類の特徴が見られるなど
哺乳類が魚類から長い時間をかけて進化した経過が個体発生の段階で
急速に変化していく様子が観察できる。すなわちこれは鳥類にも発現はしないが
恐竜の遺伝子を持っている可能性があるといえるだろう。
３．恐竜の生き残りを見つける
生きた化石と呼ばれるシーラカンスは1938年に発見されるまでは7000万年前に絶滅したと考えられていた。
これと同様に恐竜の生き残り(この場合は魚竜や首長竜となる)が深海に存在したとしても不思議なことではない。
15RC029 小野 悠太朗
参考文献 生物図録(鈴木 考仁 監修 数研出版) Wikipedia-反復説 深海
の科学
料理が目の前に運ばれたとき、花に顔を近づけたとき、香水を振りかけたとき、ヒトは芳香
を感じることができる。それは様々な種類があり、匂いを嗅ぐことによって気分がよくなった
り悪くなったりする。そんな芳香をもつ化学物質に含まれるのは芳香族炭化水素であり、
多種多様な構造をもち、それぞれに異なった芳香をもつ。
芳香族炭化水素はどのような特徴の構造を持ち、またその構造がどうしてそのような芳香
を放つのだろうか。
PM2.5
名前：チンブンショ
学籍番号:15RC034
From tenki.jp
PM2.5は直径2.5マイクロ
メートル以下の有害微小
物質で、肺がんや循環器
疾患などを引き起こす。
From NHK
How can you survive if your breath make you dying?
How does PM2.5 exist ?
What is PM2.5 consist of now？
何の光化学反応が起こしている？
長期、短期の対策は？
It is connect with the fossil fuels。
What kind of energe can give us hope?
Remember:
It is around us!
From The Asahi Shinbun
人類の未来はどうなる
Where will we go
お茶と健康
お茶は健康にいいというのは普段の生活の中で感じるものですが、具体
的にどのような効果があるのでしょうか。
日本人になじみ深い緑茶にはカテキンという成分が多く含まれています。
わかさ生活、わかさの秘密成分情報によると「カテキンはポリフェノールの
一種で、渋みや苦みのもととなる成分です。強い抗酸化作用や殺菌・抗
菌作用をもち、生活習慣病や肥満を予防し、細菌やウイルスから体を守
る効果がある。」そうです。また緑茶の摂取量が多いほど、ガンの発生率
が低いという調査結果もあります。さらにカテキンのいいところは、食材に
由来する成分であり、問題となる健康被害や副作用は知られていないと
いう点です。
緑茶も紅茶も同じ種類の茶葉からつくられ、その茶葉が無発酵のものが
緑茶、発酵したものが紅茶と呼ばれます。紅茶にもカテキンは含まれてい
ますが、発酵することにより緑茶の半分ほどの濃度まで低下します。発酵
する過程でカテキンはテアフラビンという物資に変化します。テアフラビン
はカテキンが酸化され２つ結びついた形をしており、カテキン同様抗酸化
力を持ちます。
カテキンとテアフラビンの作用を右にまとめました。
この表をみると、カテキンとテアフラビンのどちらも強い抗酸化作用があり、
殺菌作用、血糖値の上昇を抑える、生活習慣病予防効果があります。カ
テキンには感染症予防効果があり、テアフラビンにも感染症を予防する効
果があると考えられますが、そのなかでもインフルエンザに対する予防効
果が期待されています。そのため、緑茶や紅茶でのうがいには効果があ
り、普段飲む濃さのお茶を薄めてうがいしたとしても十分に予防効果があ
ると期待されてます。
そのほかにもそれぞれに健康を保つための効果が期待されていますが、
どちらも即効性を期待するものではないので、健康を保つためにはお茶を
定期的に飲む必要があります。
最近はスポーツドリンクや栄養ドリンクなどの飲料も販売されていますが、
昔から続くお茶の文化を再度深める必要があるかもしれません。
15RC035 白石 和輝
カテキン
テアフラビン
強い抗酸化作用
殺菌・抗菌作用
血糖値の上昇を抑える
生活習慣病予防
強い抗酸化力
殺菌・消毒効果
血糖値の上昇を抑える
生活習慣病予防
インフルエンザ予防
肥満を予防
コレステロール値を下げる
感染症予防
中性脂肪の減少
虫歯や口臭を予防
老化の抑制
抗ガン作用
参考文献
わかさ生活（http://www.wakasanohimitsu.jp/）
浦原聖可著 サプリメント事典第３版 平凡社
黒田行昭・原征彦共著
お茶はなぜ体によいのか・カテキンパワーの秘密 裳華房
人工甘味料
細田 敦也 15RC036
普段食べている加工食品によく含まれている人工甘味料どのようなものがあるか
調べてみました。
人工甘味料は糖尿病、肥満、
あああ
虫歯の予防、食品の保存性を
高めるために砂糖の代替品と
して使用されることが多いです。
主な人工甘味料
甘さ
特徴
用途
アスパルテーム
砂糖の約200倍の甘さ
さわやかな甘さ
清涼飲料水、菓子など
アセスルファムカリ
砂糖の約200倍の甘さ
ウム
ノンカロリー
清涼飲料水、菓子など
カンゾウ抽出物
旨み出し効果
調味料、漬物、氷菓など
砂糖の約200倍の甘さ
人工甘味料は体に悪いのか
というのは度々議論されている
ことではありますが一つの話
を信じるのではなく色々な角度
から調べてみて自分なりの納得できる答えを見つけるのが大切かと思いました。
参照
http://www.fukushihoken.metro.tokyo.jp/shokuhin/shokuten/kanmiryo.html
キシリトール
砂糖と同程度の甘さ
清涼感がある
ガム、飴、菓子など
サッカリン
砂糖の約500倍の甘さ
後味をもつ
漬物、缶詰など
ステビア
砂糖の約300倍の甘さ
砂糖に近い甘味
清涼飲料水、菓子など
キリンの首は長い
飯塚 明秀 15rc039
約2000万年前のキリンの祖先は首が短かった。どうして今のように首が長くなったのかは
正確にはわかっていない。諸説あるなかで、たまたま突然変異して、首が長くなった個体
がいてそれが食料確保などの面から自然環境に適していたために、生き残ったというもの
がある。人間の中でも巨人症と呼ばれる症状がある。もしかしたらキリンの祖先にもこれと
似たようなことが起こって首が伸びたかもしれないと思った。
下戸の飲酒 胃がんになりやすい❕❔
15RC040
野呂 捷太
アルコールから生じる発がん物質アセトアルデヒドが、酒に弱い人ほど
高い濃度で長時間、胃の中にとどまることが明らかにされた。
アセトアルデヒドを分解する酵素「ALDH2型」には活性型と不活性型が
ある。「下戸」とは、酵素が不活性型のため、少量の飲酒で顔が赤くなっ
たり動悸が激しくなったりする人のことである。
「酒に強い人（活性型）」と「弱い人（不活性型）」に分け、アルコール
度数約15％の酒200～300ミリリットルを胃に直接注入した。
2時間後、酒に弱い人のアセトアルデヒド濃度は、強い人の5．6倍の
ままでとどまり、胃粘膜が高濃度のアセトアルデヒドにさらされているこ
とが分かった。
また、アルコールと一緒にアミノ酸の一種「L－システイン」を胃に入
れると、アセトアルデヒド濃度は酒に強い人で67％、弱い人でも60％低
下し、アセトアルデヒドを無毒化する作用が確認された。
L－システインの飲酒による胃がん予防効果に着目し、将来的には
サプリメントの服用で胃がんリスクを低減できるかもしれないと思われる。
http://www.kahoku.co.jp/tohokunews/201504/20150416_13009.htmlより
アモルファス合金
学籍番号15RC046 知々田 優介
元々アモルファスという言葉は結晶（クリスタル）の反対の意味を持ち原子
が不規則に集合している状態を指します。アモルファスは非金属に見られ
た状態でしたが1960年に金属でもこの状態になることが分かりました。
金属はアモルファス状態と結晶状態とでは大きく物性が異なり物理的強度
や耐蝕性光吸収率などが大幅に変わってくることが分かっています。
アモルファス合金の作り方は合金を融解して一気に冷却する方法や気相
を急冷する方法などがあります。合金を融解する場合は線状のアモルファ
ス合金を作り来気相から急冷する場合は気化させた金属を基盤上で冷や
す為薄膜状のアモルファス合金ができます。
アモルファス合金の用途は多岐にわたりシリコンや半導体に使われてい
ます特にアモルファスシリコンはその光の吸収性を生かして太陽電池やト
ランジスタ、光センサーなどにも使われています。
参考「金属の話」井口洋夫
ジアミン付加金属有機構造体によるCO2の吸着
学籍番号 15RC048
増澤
健太
今に始まったことではないが、現在、世界全体で解決が急がれている大きな問題として、地球温暖
化が挙げられる。問題の解決のために地球温暖化の原因となる温室効果ガス、とりわけCO2の処理
をどのようにするかが課題となっているが、その一つの解決の可能性を持つ物質として、ジアミン
付加金属有機構造体がある。
この物質は名前の通り構造中に、金属－アミン間の結合を含み、この安定な結合に二酸化炭素が挿
入されることによって二酸化炭素が吸着されるということが判明している。
また、構造中のアミンの規則的配列により一つの結合間に
二酸化炭素が吸着されると、連鎖的に隣の結合間にも二
酸化炭素が吸着されていくという性質を持つ。その結果、
この物質は、従来よりも効率よく多量の二酸化炭素を吸着す
ることが可能となり、ガス分離技術における実用化が期待
されている。
参照 ,画像引用元
Nature.com
URL; http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/
abs/nature14327_ja.html?lang=ja
CO2吸着のプロセス
フィボナッチ数列と黄金比の関連性
15RM005
久米祥平
黄金比：それは人が最も美しいと感じる数学的な比、一体それがどんな性質をもっているのかを調べようと思った。
黄金比
1：
1+√5
2
この時、フィボナッチ数列：1,1,2,3,5,8,13,…は、黄金比と関連している事が分
かっているのでここから黄金比を求める。
で成り立っている
𝑎1 =1 ,𝑎2 =1,𝑎𝑛+2 =𝑎𝑛+1 + 𝑎𝑛 （フィボナッチ数列）
1
1
𝑏𝑛
∝
𝑏𝑛+1 =1+ , この時,α=1+
1+√5
とおくと、α=
証明は以上のことから成り立っ
ているが、なぜこのような値が出
るのだろうか？
まずフィボナッチ数列のそれぞ
れの項の差（階差数列）が
0,1,1,2,3,5…となりまた同じように
フィボナッチ数列が続いている。こ
れは、階差数列を何回もやっても
𝑎
同じ数列なので 𝑛+1を無限にやっ
この時、両辺を𝑎𝑛+1 で割ると、
2
1+√5
（α>0）なので、lim 𝑏𝑛 =
1+√5
1： 2
𝑛→0
=1:1+
2
𝑎𝑛+2
𝑎𝑛+1
=1+
𝑎𝑛
𝑎𝑛+1
となり、𝑏𝑛 =
となる。
1
1+
1
1
1+…
そしてこの黄金比はご存知のとうり、
芸術ではパルテノン神殿やミロの
ヴィーナスなどに使われている。
最後に現段階ではこのことしか出せ
𝑎𝑛
ていくのと関連性は十分にありうる。 ていなかったが今後もっと奥まで進ん
したがって、次のようなことが確立 でやっていきたい。
されている。
Google画像 引用↑
𝑎𝑛+1
𝑎𝑛
とおくと、
タイトル コラッツ問題の考察
１５RM００８ 近藤裕樹
自分がコラッツ問題について考察したことは３つあります。
ⅰコラッツ問題において小さい数から考えていくとある数がコラッ
ツ問題の定義にしたがって変化していくとき元の数より小さくなっ
コラッツ問題は、別名３N＋１問題とも言われていま
たらその数は最終的に１に変化する。（これは、数学的帰納法で
す。内容は、ある数が存在しているときその数が奇
証明できるので、証明は割愛します。）
数なら×３＋１にし、偶数なら÷２を繰り返してしてい ⅱ変化して１にならない可能性としてループが存在することがあ
き最終的にすべての数において１になるかという問
げられるが、コンピューターで計算ができるレベルでの数では
題です。
ループがないので、可能性としてはかなり低い。（これは、コン
この問題は数学上の未解決問題の１つでまだ証明さ ピューターレベルになると、桁数が大きいので×３＋１の１は、偶
れていませんが、内容的には誰にでもわかる問題で 数化するのに使われるだけと考えると、×３と÷２を繰り返しても
す。自分が数学という学問が好きな理由はこれで、
１に限りなく近づくが、３ｎ/２ｍ=1にならないので仮説としてたて
誰にでもわかるような簡単な命題でも証明は困難で
た。）
あり、いったん証明されるとそれが永遠に残って覆る
ⅲ収束する形として、×３よりも÷２のほうが多いことがあげられ
ことがないことです。たとえば、フェルマーの最終定
理もXｎ＋Yｎ＝Zｎはｎが３以上の時満たさないといった るので、１の位を考えていくと収束する形に１の位の循環がある
のではないか。（仮説）の３つです。
内容で、内容だけ見れば誰にもわかりますが、証明
となると３００年以上かかってようやく証明されました。 ここから、小さい数でのⅲの経過を観測しながら、それをⅱの
自分はこのような数学にすごく興味があります。自分 ループの過程に取り入れてループの有無、そしてループが生じな
は高校生の時偶然読んでいた本でコラッツ問題を知 い場合の無限大に発散する可能性について観測してみたいと思
り自分なりに方向性（アプローチ）を考えてみました。 います。（未解決問題がすぐに解決できるとは思わないので、将
以後コラッツ問題の考察及び自分の目指す方向性
来時間をかけて考えていきたいとおもいます。）
について説明したいと思います。
自分が今一番興味を持っているのは、数学の分野の
コラッツ問題についてです。
モンティ・ホール問題
15RM011 山本 勇志
モンティ・ホール問題とは、モンティ・ホールが司会を務めるアメリカの番組で行われたゲームに由来する確率論
の問題である。問題の概要は、「回答者の前に置かれた３つの閉じられた扉のうち、１つの扉の向こう側にのみ景
品が存在し、その他ははずれである。最初に回答者は１つの扉を選択するが、その扉を開くことはできない。次に
回答を知っているモンティ・ホールが残りの扉のうち、はずれの扉を開いて見せ、回答者に回答を変更してもよい
と告げる。この時、回答者は回答を変更すべきであろうか？」というものである。
一見変更してもしなくても確率は変わらないように感じるが、この場合は回答を変更すべきである。実際表にす
ると明らかであり、３つの扉をそれぞれA,B,Cとすると、
変更した場合
変更しなかった場合
答えがA
答えがB
答えがC
Aを選択
×
○
○
×
Bを選択
○
×
○
○
Cを選択
○
○
×
答えがA
答えがB
答えがC
Aを選択
○
×
×
Bを選択
×
○
Cを選択
×
×
このように変更しなかった場合に正解する確率は１/３、変更した場合に正解する確率は２/３となるので、回答者
は回答を変更すべきである。これは最初に正解を選んだ場合（正解を選ぶ確率は１/３であるが）は回答を変更す
ると必ず不正解するのに対し、最初に不正解を選んだ場合（不正解を選ぶ確率は２/３であるが）は、モンティ・
ホールがもう一つの不正解を示すので、回答を変更すると必ず正解することができるからである。
この問題には変形問題や発展問題が多数存在し、このような問題をHiSEPを通して考察したいと思う。
折り紙で3次方程式を解く
15RM012 池田 知倖
折り紙を折る、という操作は幾何学的に大きな価値を持つ。コンパスと定木のみを用いる通常の作図では作図が困難であったり、不可能であったりする図形の
うちのいくつかを、“平面をある条件を満たす折り目で折る”という操作を導入することで簡単に作ることができる、という事実が判明しているからである。折り紙を
数学的に捉える学問を”オリガミクス(origami + ics )”と呼ぶ。
紙の基本的な折り方のうち、厳密な理論により可能であると証明された7つの操作が折り紙公理としてまとめられている。たとえば、
公理1. 2点p1,p2が与えられたとき、2点を通るただ1つの折り方がある。
公理2. 2点p1,p2が与えられたとき、 p1をp2に重ねるただ1つの折り方がある。 といったように、厳密に可能な紙の折り方が示されている。ここでは、
公理6. 2点p1,p2と2本の直線L1, L2が与えられたとき、 p1をL1上に重ね、かつp2をL2に重ねる折り方がある。 を用いて任意の(実数係数の)3次方程式を解く方法
について述べる。
参考文献(web) Wikipedia 『折り紙の数学』『折り紙公理』<http://ja.wikipedia.org/>
加藤渾一(岩見沢西高等学校講師) 『折り紙と方程式』 <http://izumi-math.jp/K_Katou/ori_h/ori_h.htm>
双子素数（twin prime）
１５RM０２４ 栗林聖輝
双子素数とは。差が２である素数の組のことである。双子素数の一つの形として、kを自然数として（６k＋１、６k－１）があげ
られる。この二つの式であらわされる数には、あるいくつかの性質がある。ここでは自分で見つけたものを載せる。
（ⅰ）n番目の素数をp（ｎ）とするときp（１）p（２）p（３）・・・ｐ（ｎ）＋a（但しaは自然数で６a＋１と６a-1それぞれがp（ｎ）より小さ
いことを満たす）であらわされる自然数をkに代入すると素数にはなりえない。
証明）代入すると、６×２・３・５・７・１１・・・p（ｎ）＋６a±１になる。仮に６ｎ±１が素数だとしてもp（ｎ）までの素数であるから、
その素数の倍数となる。よってこの式であらわされる自然数は素数ではない。この部分が合成数でも、その素因数はp（ｎ）
までの素数に含まれるから素数でない。□
（ⅱ）kにある数を入れて素数になるならば、その数にその素数倍の数を足した数を代入すると、その数はその素数の倍数
となる。
証明）ある自然数aを代入した結果素数ｐになったとする。自然数をnとしてa＋npを代入すると、６（a+np）±１＝（６a±１）＋
６npとなる。ここで条件から６a±１＝ｐよりｐの倍数となる。□
双子素数の無限性については未だ証明されていない。最近の研究では、メイナードが「隣り合った二つの素数の差が６００
以下であるものが無限組存在する」ことを示した。このことによって、双子素数予想の研究がかなり進んだとわかる。
私は今後双子素数の無限性を証明したいと考えている。この証明がゴールドバッハ予想（４以上のすべての偶数は二つの
素数の和であらわされる）の証明にも繋がる可能性があるため、この予想について窮めたいと思う。
オーロラが見たい！
名前
学籍番号
知りたいこと、調べたいこと
どんな色、形があるのか？
どのように色、形が決まるのか？
オーロラの出現条件は？
やってみたいこと
作れるなら、作ってみたい
など
折出 涼太
１５RM０２５
てこの原理がヤバい缶
１５RM033 澁谷恭亮
缶を開けるとき、プルタブと缶の間でてこの原理が適用されるため弱い力で開けることができる。また、缶のフォルムについ
ても同様のことがいえる。昔は缶の上と下で対照だったが、現在は微妙に異なる形をしている。これもてこの原理が大きく
かかわっている。上と下で非対称性な場合、ふたを開けるときにかかる力はどちらか片方が大きくなり、あまり力を入れなく
ても開けることができるようになった。
ここで、なぜ缶を開けるだけのためにこのように手の込んだ機能を追加したのかを考える。
１．キャップをつけたら
→中を十分に圧迫できない(缶の良さがなくなる)
２．ストローを使ったら
→とても固いストローが必要
３．とても固いストローを使ったら→刺した瞬間中身ブッシャー＋高コスト
結果＞＞＞＞＞プルタブが便利
メビウスの輪とその法則について
数学科
15RM034
小園 英範
イントロ
メビウスの輪とは？
１ ｎ等分したとき
• 初期条件
１９世紀ライプチヒの数学者メビウス（メービウス）
が多面体の体積の概念を鮮明にすると共に多面
体及び曲面に対して向きを定義する関係で向き
付け不可能な例として挙げたのがこのメビウスの
輪（帯）である。
細長い紙を一回ねじり糊付けする。これ以降紙を
糊付けしたものを便宜上、輪と呼ぶことにする。こ
の輪を２・３・４・・・ｎ等分したときの状態を調べた。
（１９世紀の数学Ⅱ幾何学・解析関数論
小林昭七著 朝倉書店から引用）
ｎ等分
2
3
4
5
6
7
・・
・
大きい輪の数
1
1
2
2
3
3
・・
・
小さい輪の数
0
1
結果と考察
ると大きい輪と𝒙 − 𝟐本の線が入った輪が残る。
・
（ 𝒙：２以上の自然数）これを定義１とする。以下左
• 上表から以下の法則があることが分かる。
𝑘＝1・2・3・・・として
２つの輪の合計
1
• (𝑛=2𝑘）等分したとき
𝑛
2
大きい輪が 個のみできる
• （𝑛=2𝑘+1)等分したとき
𝑛
2
大きい輪が 個、小さい輪が1個できる
• まとめると𝒏等分したとき大きい輪が
𝒏
[ ]個𝒏が奇数のときのみ、小さい輪
𝟐
が1個増える。但し[𝒙]は𝒙を超えない
最大の整数である。
なぜ左のような推測になるのか？紙をｎ
等分するときｎｰ１本の線を入れなくてはならない。
右から1・2・3・・・n − 1と番号を振る。１回ねじった
とき1とn−1が両端で重なる同様に2とn−2、3と
n−3・・・という様に両端で重なる。ここで1番の線
上を切る。するとこれは1とn−1の線上の２つを切
ることになる。切り終わったとき通常の２倍の輪と
n−3本の線が入った輪が残る。
↗
0 𝒙本の線の入ったメビウスの輪を１回切
1
0
1
・・
↘つまり
2
の推測が正しいことを数学的帰納法を用いて証
2
3
3
4
・・
明する。
ⅰ）𝑛=2,3等分（以下、等分を省略）のとき上表より
・
明らかに成り立つ
ⅱ）𝑛=2𝑘,2𝑘+1のとき左の推測が正しいと仮定す
る。ここで𝑘は２以上の自然数である。
定義１から𝑛=2𝑘+2等分したとき大きい輪と2𝑘等分
の輪が残る。
つまり[
2𝑘
]+1=[𝑘]+1=𝑘+1個の輪ができる。これは
22k+2
推測の[
2
]=[𝑘+1]=𝑘+1から正しい
また定義１からn=2𝑘+3等分したとき大きい輪と
2𝑘+1等分の輪が残る。
1
2𝑘+1
つまり{[
]+1}+1={[𝑘+ ]+1}+1=(𝑘+1)+1個の輪
2
2
ができる。
2𝑘+3
これは推測の{[
2
から正しい
1
]}+1=(𝑘+1)+1
2
]}+1={[𝑘+1+
注）カッコ内（）は大きい輪、+1は小さい輪が１個で
きたということを表す。
以上より全ての自然数nで左の推測に当てはまる
ことがわかった。
（終）
フィボナッチ数
１５RM０４０
渕向修也
フィボナッチ数とは、ｎ番目をＦnとすると
Ｆ₀＝０
Ｆ₁＝１
Ｆn₊₂＝Ｆn＋Ｆn₊₁ と定義され、２つの初期条件を持つ漸化式である。この数列はフィボナッ
チ数列と呼ばれ、０,1,1,2,3,5,8,13,21…と続く。一般項は
と表されている。フィボナッチ数は自然界で多く現れ、多くの性質があることで知られている。
その性質を見ていくことで、この数列を自然研究でどう使えるかを考察していく。
白色矮星とその連星について
15RP001
理学部物理学科 高木晃洋
白色矮星とは：恒星は内部の水素を燃やし尽くし、内部がヘリウムなど
で満たされ、温度が上がることにより、赤色矮星となる。外側に存在する水
素は宇宙空間にはなたれ、残りの中心核が白色矮星となる。地球ほどの大
きさで太陽ほどの質量をもつといわれる。白色矮星にはもはや核反応を起
こす燃料となる水素は残っておらず、温度は下がる一方である。
連星について：連星とは、二つ以上の恒星が互いの重力によって結びつ
いている状態。白色矮星が連星を作っているときは新星爆発が起こる。白色
矮星の強い重力によって連星をなしている恒星から水素が白色矮星に引き
寄せられる。本来、恒星の核反応は安定するような状態にあるが、衰退する
一方の白色矮星はその機能が失われており、水素という核反応の燃料を得
た白色矮星は暴走し、爆発。水素やヘリウムを放出し、新星となる。これを新
星爆発という。尚超新星爆発とは異なり、新しい星ができるわけではない。
爆発後も相変わらず恒星から水素が引き寄せられるため再び新星爆発は起こ
る。また、爆発によって空間に放たれた物質の一部は再び白色矮星に降り注ぐ
ため質量は増加する。これにより白色矮星がとりうる質量の限界を超えた場合
に、超新星爆発を起こす可能性がある。死にかけの星が生まれ変わるのである。
宇宙の始まり
１５RP００４清水里紗
１.宇宙は「無」から生まれた
「無」とは物質も空間も時間さえない状態。しかし、そこではごく小さな宇宙が生まれては消えており、そのひとつが何らか
の原因で消えずに成長したのが私たちの宇宙である。
２.ビックバン
宇宙は一点から始まった。その始まりは今から１５０億円から２００億年前に起きたビックバンといわれている。
３.インフレーション
ビックバンのすさまじい高温は、その直前までの１０の３４乗分の１秒の間に「インフレーション」と呼ばれる。数十桁も大き
くなるような猛烈な加速膨張を起こした。そしてこのインフレーションとともに、この宇宙には、時間が流れ、空間が広がり始
めた。
４.物質生成の出発点
超高温の宇宙は、この間に急激な膨張を起こしながら冷えていった。その中で、物質のもとである素粒子のうち「クオー
ク」と呼ばれるものが集まり、陽子や中性子になった。さらにその陽子や中性子が集まって、元素の中で最も軽い水素やヘ
リウムの「原子核」が次々と生み出された。
５.宇宙の晴れ上がり
宇宙誕生から約38万年後、約3000度まで冷えた宇宙では電子が陽子に捕えられ、水素やヘリウムといった物質が作ら
れた。この元素が、最初の星たちの材料となっている。
Ｏｎｅ‘ｓ Ｔｉｍｅ
15RP007 尾形 友聡
今この瞬間も、私とあなたには違う長さを持った“１秒”が訪れている。
長い長い平日を乗り越えると、あっという間に終わる週末が来たり、ずっと先のことだと思っていたことが、気づいた
ときには目の前に迫っていたりする。
つまり時間の流れる速さが、絶対的・不変的なものとして認識されているわけではない。
おそらく、このことは多くの人が経験的に知っているであろう。しかし、時間に対する感性がこれほど不安定であるに
もかかわらず別段それによって不都合が生じることもないため、「主観的時間のズレ」を気にする人はほとんどいない。
ここで、二つの「時間」を定義しようと思う。
一つ目は「客観的時間」、これは分かりやすく言えば時計が刻む時間であり、標準時という客観的な尺度によって
計られる。
二つ目は「主観的時間」、これは個人個人の主観によって認識される時間であり、明確な物差しは存在しない。
現代の社会では、圧倒的に「客観的時間」が重視されている。それもそのはずで、時計という絶対的な基準があ
るからこそ他者との「同時性」が確保され、経済も情報伝達もうまくいっているのである。
しかし、我々が実際に、実感を伴って認識するのは「主観的時間」の方なのであり、少し考えただけでも「主観的時
間」から見た「一日の長さ」や「人間の寿命」，「歳の取り方」などの疑問が浮かんでくる。ゆえに、私はこれが研
究・考察に値するものであると確信し、哲学から物理学，生物学に至るまでの様々な角度から「時間」というものと
向き合おうと思ったのである。
超伝導
15RP008 鈴木航平
超伝導の性質は直流電気抵抗が消失することである。また、温度
を下げていったときに電気抵抗が次第に小さくなるのではなく、
不連続的に抵抗０の状態が実現する。超伝導状態に落ち込む温度
を超伝導転移温度という。また、超伝導状態にある試料に磁場を
かけても磁場は内部に侵入しない。また、このことをマイスナー
効果という。超伝導という現象を実用化することができれば、電
気を送電するときに、送電ロスをなくすことができる。また、ス
マートフォンなども、一回充電すればずっと使うことができるよ
うになる。これらを実現するためにはより扱いやすい高温で超伝
導が達成される必要がある。
宇宙線
１５RP０１０ 吉原沙里
私は前に宇宙線を見る機会があって、その時の話も印象深く興味がわいた。
宇宙線とは宇宙空間の彼方から絶え間なく降り注ぐエネルギーの高い粒子群の
ことである。これらの粒子の約９０％は陽子だが、ヘリウムの原子核（アルファ粒
子）やそれよりもっと重い原子核もごく一部含まれる。強力な透過能をもった放射
線である。地球の大気に飛び込む前の宇宙線を一次宇宙線と呼び、大気に飛び
込んで変化し新しく生まれた宇宙線を二次宇宙線と呼ぶ。二次宇宙線はミューオ
ン、ニュートリノ、電子、ガンマ線、中性子が主要な成分だが、ガンマ線は大気中
で吸収されて減り、まで地中くるのはミューオンとニュートリノがほとんどである。
宇宙線にはそこに物質に働く力の根源や宇宙の成り立ちについての情報が隠さ
れている。現在では宇宙線の研究は宇宙物理学などの分野と深い関係をもちな
がらすすめられている。
参考文献：宇宙線はどこで生まれたか 桜井邦朋 共立出版株式会社 １９８５年
宇宙線の話 朝永振一郎 岩波書店 １９６６年
反物質や対称性や時間について
15RP015 物理学科 廣川 健
参考文献：宇宙の物質はどのようにできたのか 素粒子から生命へ
編 日本物理学会 出版 日本評論社 2015年2月
反物質は、＋の電子や－の陽子、反粒子から成る物質のこと。粒子は、粒子・反粒子対の形で生成したため、
両者の数は等しいはずだが、実際、我々のいる宇宙は物質優勢であり、反物質は見られない。なぜだろうか。
量子力学では、𝐸 2 = (𝑚𝑐 2 )2 +(𝑝𝑐)2 のEについての負の解が許される。（−Eを波動関数に代入した際、エネ
ルギー+Eを持つ、進行方向が逆向きの波と見かけ上同値となる。）現に、ある粒子に対する反粒子は存在す
る。ある粒子についての波動関数を正弦波の部分だけ抜き出して、簡易的に記述し、sin( 𝐸 + 𝑞𝑉 𝑡 − 𝑝𝑥) と
書く。ここで𝑥, 𝑞各々の符号を負に変えると、反粒子についての波動関数と等しくなる。 𝑥についての変換は空
間反転（パリティー、P変換） 𝑞についての変換は空間反転（チャージ、C変換）と呼ばれ、二つの同時変換がCP
変換である。これは粒子と反粒子の入れ替えに等しく、両者の性質が等しいことからCP対称性が確立する。し
かし、K中間子という粒子からCP対称性の破れ(Kと反K間の性質上の差異)が観測された。これを論理的に明ら
かにしたものが小林‐益川理論であり、両者はノーベル物理学賞を受賞した。だが、今のこの物質優勢宇宙の
説明はいまだなされていない。サハロフが唱えた、物質優勢宇宙創生のための3条件のうちの「バリオン数（陽
子や中性子などの数）保存の破れ」をもたらす相互作用もまだ見つかっていない。物質と反物質間のCP対称
性の破れもまだ見つかっていない。反物質はなくなったのだろうか、それとも、実は別の銀河系を形成していた
りするのだろうか。疑問が湧く。とにかく、サハロフの原則に従えば、対称性の破れは避けては通れない。
対称性の破れについて、K中間子においては3種類のクォークにより位相のずれが生じることによるが、そもそ
も位相のずれを来す原因として挙げられる事柄を素朴に考えてみた。まず、ヒッグス場によって粒子に質量が
与えられた時、重力場が生じたりし、時間が歪み、位相に影響を及ぼすことはないか。また、他の粒子との波
動の重ね合わせにより、粒子自体の寿命が変化することはないか。このように位相を考えるとすぐに時間の概
念が出てくるのは私だけだろうか。そもそも時間という存在自体、よくわからない。重力場により歪む時間は、
質量、そしてエネルギーが絡む。物質や反物質の裏に潜んでいるのでは、とその正体に日々わくわくしている。
ダークマター
１５ＲＰ０１８ 大久保淳史
宇宙は全体の約４パーセントが中性子や陽子などの我々が観測できる
ものであり約２３パーセントがダークマター、７３パーセントがダークエネ
ルギーからなりたっています。ダークマターやダークエネルギーなどの
暗黒物質では見ることができません。
しかし、ダークマターの存在の証拠はいくつもあります。１つは渦巻銀河
の回転速度分布を観測し、銀河内の明るい星や星間ガスではない、光
では観測できないが重力を感じる物質の存在を立証されたこと。もう一つは
非常に重い物質があると光が曲げられる、という「重力レンズ効果」からも
ダークマターの存在を示す証拠がしめされています
ダークマターの正体はわかっていませんが、次のようなことが推測されています。
（１）電荷をもたない。（２）非常に重い。（３）安定である。
このような物質は現在我々が知っている素粒子では説明できていません。
（参考文献） http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/darkmatter.html
雨の仕組みについて
・雨ができる仕組み・・・雲の中で大きな降水粒子が数多く作られ
それが地表まで落下することに起因する。一個の雨粒がつくられる
15RP019 永山未來
ためには約１００万個もの雲粒（水滴）が必要である。
小さな雲粒から雨粒になる降水のしくみにはおもに２つあり、それは
氷に微小な結晶（氷晶）が元で降る冷たい雨（氷晶雨）、水粒から
のみからなる暖かい雨である。
日本では冬と春秋に降るやや強い雨は冷たい雨、夏は暖かい雨が多いと言われ
ている。暖かい雨はぬるい雨が降るのではなく、氷からできるか、水できるかのみ
である。
空気中での落下速度は水滴が多いほど大きくなる。大きい粒は空気中の水滴と併合しながら落下する。だが、上昇流
が大きいと浮き上がってしまうため、何度か上昇下降を繰り返し上昇流に負けないぐらいの大きさまで大きくなって落下す
る（雨粒が大きすぎると分裂してまた同じ状況を繰り返す。
今回調べて思ったことは雨のできかたはわかったが、雨が外的要因、例えば日光による温度や空気抵抗によって発生
する熱によって影響を受け、地上につくにはどんな状況にある時なのかが気になった。また、冷たい雨や暖かい雨によっ
て違いがあるのかが気になった。せっかくなので機会があれば調べてみたいと思う。
放射性汚染水の処理法
15RP021 濱川大貴
興味を持った理由
2011年3月11日に起こった東日本大震災における原子力発電所の事故の発生。
汚染水処理法の現状
ゼオライトと呼ばれる微細で負に帯電した空孔をもつ物質を汚染水に入れると、正に帯電したセシウムイオン（放射性物質）がその空孔に吸着され
る。それを凝集沈殿法、ガラム法という方法で沈殿物を取り除くことで汚染水を除染することができる。しかしこの時に注意しなければならないのは、
この沈殿が高濃度の放射性物質になっているため、それにともなう発熱や水素の発生などが考えられることである。また、取り出した後のゼオライト
をどのように処理、処分するかが大きな課題である。
放射性物質の処理法は、低レベルか高レベルかで異なってくるが、まず低レベルの場合、濃縮や焼却によって体積を減らしたのち、ドラム缶のなか
に入れて埋設し安全に保存する。高レベルの場合放射性物質をガラスとともに固化し、それを長い年月「地層処分」をする。つまり、どちらも安全な
状態になるまでそれらを我々の住む世界から遠ざけているのが現状である。
参考 HTTP://WWW.MIRAIKAN.JST.GO.JP/SP/CASE311/HOME/DOCS/RADIOACTIVITY/1105201534/INDEX.HTML
HTTP://WWW.FEPC.OR.JP/NUCLEAR/HAIKIBUTSU/
水素エネルギーの未来
15RP024
高橋陽也
水素H₂がエネルギーの利用手段として注目されている。科学で習った「ポンッと
音をたてて爆発する」反応からエネルギーを取り出そう、という試みだ。このエネ
ルギーのメリットは、反応で発生する物質が水のみ、という点であり、発電時に有
害物質や温室効果ガスを出さないことから「未来のエネルギー」として期待されて
いる。
また、「貯蔵できる」というメリットもある。水素はMgやVなどの金属の中に吸収、
貯蔵されることが知られており、その性質を利用した「水素吸蔵合金」がすでに
ニッケルｰ水素電池や燃料電池自動車などに利用されている。
水素の安定した供給など課題はまだあるが、環境への負荷が小さいクリーンな
エネルギーであるので、今後の研究、発展が待ち遠しい。
ビックバンについて
１５RP026
張替美紀
微小で高温・高密度な状態である「時空特異点」と呼ばれるものが爆発し、膨張して冷却され
たことにより現在の宇宙になったと示されている。これが起こったのがビックバンの初期であ
る。
宇宙が創りだされた瞬間とその後に何が起こったのかを説明する理論をビックバン宇宙論と
いう。ビックバン宇宙論には、諸説あり、爆発が全くなかったという説もあれば、爆発したので
はなく、現在の宇宙の大きさまで膨張したという説もある。
このようにビックバン宇宙論にはまだまだ解明されていないことも多い。
このようなことを、これから先解明できたらいいと思う。
クモの糸
１５ＲＰ０２７今井富次平
蜘蛛は大きく分けて７種類の糸を使っている。それらは水によって長さが２分の１になるものや、逆に引っ張ると２倍になるものなど様々な性質を
持っている。
７種類の中で最も丈夫な糸は牽引糸と呼ばれる糸と呼ばれるものである。この糸の丈夫さなら計算上直径４センチメートルあるとジャンボ機を持ち上
げられるほどである。しかし重さは同じ体積あたり鉄の５分の１程度しかない。右図は応力－歪み曲線図であり、材料に張力を加えてどの程度でその
材料が破断するか調べたものである。蜘蛛の糸はしなやかで強く実用化が長い間試みられているが成功と言える結果にはまだたどり着けておらず現在
は遺伝子組み換えしたカイコに蜘蛛の糸を吐かせるという試みが行われている。
クモの糸の主成分はタンパク質であり、タンパク質はアミノ酸からつくられる。
使われているアミノ酸はアラニンやグリシンといった構造の単純なものである。また構造としては
１本に見える糸でも左右１対の出糸管から出るので最低でも２本はある。また、
クモは出したい糸によって出糸管を変えている。
出糸管は右の写真のものでイボ状になっている
ところから糸をだす。
総じてクモの糸は構造や成分は解明されているが
実生活にはその技術は本格的には取り込まれて
ようだ。
参考文献等
http://www.afpbb.com/articles/-/2854920?pid=8400544
http://homepage3.nifty.com/~hispider/spiderwebbook/ikedah/spiderthread.html
http://www.athome-academy.jp/archive/biology/0000001043_all.html
http://www.seibutsushi.net/blog/2013/02/1370.html
太陽電池とは
15RP031
古澤 龍ノ輔
僕は地球温暖化についてとても危惧しており、クリーンなエネルギーである太陽電池に興味を持った。
太陽電池とは
太陽電池には条件によって電子を通したり、通さなかったりする半導体があります。
その半導体には動きやすい電子がやや多く、接触した材料に電子が逃げやすくなっている
N型半導体と、逆に動きやすい電子がやや少なめで、電子が足りない場所を持っているp
型半導体があります。この二つを接合すると、n型半導体からp型半導体へと伝導電子が
逃げ出して、正孔と打ち消しあいます。電子が逃げ出した後のn型半導体は電子が足りな
くなるので、プラスに帯電します。同様に、余分に電子をもらったp型半導体はマイナスに
帯電します。このため接合部分に電界が生じます。電界はn型半導体から逃げ出そうとす
る電子の流れを妨げるように働き、n型からp型へ電子が流れようとする力と釣り合った
ところで安定します。接合部分では電子と正孔が結びついた状態で動けなくなりますが、
そこには電界が働いています。伝導電子があれば、電界によってn型半導体へと押し流さ
れる状態になっています。そこで接合部分の半導体に光が当たると、光エネルギーによって
新たに伝導電子が叩き出されます。電界に導かれて、伝導電子はn型半導体へ、正孔はp型
半導体へと移動します。その結果、起電力が生じます。起電力は光を当てている間持続し、
次々に電子が押し出されることで、外部の電気回路に電力が供給されます。押し出された電
子は外部の電気回路を通じてp型半導体の側へ戻り、正孔と結合します。
菅原和士
太陽電池の基礎と応用
朝倉書店
２０１２年４月２５日
中性子を生成しない核融合発電
１５RP０３２
柴田拓巳
東日本大震災での原子力発電所の事故以来、核反応を用いた発電は危険と
みなされてきた。しかし、我が日本のように資源のない国にとってはこの
発電方法はエネルギー問題を解決できる夢のような方法だった。
その放射性廃棄物の危険を取り除き、なおかつ核反応のエネルギーを取り
出そうとして、今研究が進められているのが核融合発電だ。
まず核融合というのは、超高温、超高圧という条件下で、軽い原子核が融
合して重い原子核になる反応のことだ。これによって大量のエネルギーが
放出されるため、基本的に無尽蔵の電力が得られるというメリットをもつ。
核融合発電なら、少量の燃料から莫大なエネルギーを生み出すことができ
る上、今現在の原子力発電所で行われている核分裂のように放射性廃棄物
を排出することもないため、夢のエネルギーとして、国際的に研究が進め
られている。
Science topics which I`m interested in
15RP035 伊藤 有咲
素粒子は強い相互作用をするクォークとそれをしないレプトンに分けられる。その中でも注目さ
れているのは、レプトンに属する「ニュートリノ」である。
＊ニュートリノとは＊
・質量が非常に小さい(電子の10^-7～10^-8程度) → 重力の影響がほぼない
・他の物質と反応しにくい → はるか遠くまで遮られずに届く
・「弱い相互作用」には反応する
ニュートリノにはまだ謎が多い。素粒子のひとつであるが宇宙論と密接にかかわっている
ニュートリノの性質をさらに知っていきたい。
参考:著者名 小山慶太
書籍名 入門 現代物理学 素粒子から宇宙までの不思議に挑む
出版社名 中央公論新社
発行 2014年8月25日
オオミノガについて
15RP036 劉 翔宇
オオミノガは日本原産の蛾の中で、最大の蛾である。
一般にミノムシはこの蛾の幼虫である。
この蛾が吐く糸は強靭で、1ミリあれば、人1人持ち上げられて、防弾ジョッキにも使われている蜘蛛の
糸の強度の2.5倍強度があるといわれている。
また、ミノムシは周囲の繊維ならすべて分解して、自身の糸にするため一時期、鮮やかな和紙を与え
て、糸を作らせる遊びが日本の子供たちの中で流行した。
一時中国からの外来種である、オオミノガヤドリバエによる寄生で、数を激減させたが、今は回復傾向
にある。
日本に古くから生息しているオオミノガの吐く糸はどの強度の繊維を人間はまだ合成できていないとい
う、まさにオオミノガの糸は神の糸なのだ。
バイオマス発電
１５ＲＰ０３９
梶木大輔
・バイオマス発電とは
バイオマス(植物などの生物体)を燃料として熱や電気を作る発電のこと。バイオマスを構成している有機物は固体燃料、
液体燃料、気体燃料に変換することができ、保存や運搬をしやすくできる。また、自然エネルギーの中ではエネルギー量
を調整しやすく、地球に無尽蔵に存在することがメリット。
また、バイオマス発電には主に２つのデメリットがある。１つ目はバイオマス発電を行う際にかかる発電所の建設、資材の
運搬、送電線の設置、開発工事などの際に大量の二酸化炭素を放出してしまうこと。２つ目はバイオマス発電に利用する農
作物を作るために森林を開拓するなどで結果的に環境破壊が進む可能性があること。
バイオマス発電はカーボンニュートラルという燃やしてもCO2の増減に影響を与えないという発想から作られている。植物は
燃やすとCO2が発生するが、成長過程では光合成により空気中のCO2を吸収するのでそれらでプラスマイナスゼロということだ。
最近では再生可能エネルギーの固定価格買い取り制度により全国で木質バイオマス発電所の建設ラッシュが起きている。
高額で買い取られるのは未利用木材と呼ばれる木材で放置すると腐食でメタンガスを放出するため森林の生態系を脅かす
恐れがあるものだ。そんな未利用木材が一転して多くの事業者が奪い合うものに変貌している。
・参考文献
一般財団法人新エネルギー財団
日本経済新聞
http://www.nef.or.jp/what/whats04-1.html
http://www.nikkei.com/article/DGXNASDD09069_Z01C13A2000000/
カーボンニュートラル
自動車の流体力学
15RP040 藤田 将仁
身の回りには様々な乗り物がある。そのどの乗り物も流体力学と関係があるといってもいい。そ
の中でも自動車の流体力学はみじかなものであり、今もなお進化している。
まず一つ目としては、一般車についてである。一般車にはセダン、バンなどの種類があり、今回
はこの二つを例にして説明する。ここでまず、Cd値というものを導入する。Cd値とは車の空気抵抗
を数値化したもので、車の空力についてあんまり考えてなかった1920～1930年ごろはこの値は0.5
～0.8と高い値であった。車体を流線形にすれば車の上を通る空気と下を通る空気のはく離がほと
んど起きずCd値は小さくなるが、室内の移住性や快適性を考えると現実的ではない。まずバンは
車の後方が箱になっているため上下の空気がはく離して大きな空気抵抗が起きてしまう。それに
対し、セダンは後方が少し落ちて水平になっているため吹きおろしが抑えられはく離は起きにくい
が、その代わりトレーリングボルテックスという空気の渦ができてしまう。また車の底面にも空力は
関係する。車の底面はエンジン、トランスミッション、プロペラシャフト、マフラーなどがあり凹凸が多
い。そこで車の底面にアンダーカバーを付けることにより凹凸による空気抵抗は減らせる。アン
ダーカバーをつけ底面を平らにすることでCd値が10％少なくなったという実験結果もあるが車自体
の質量が増えるのでよく考えてつけなければならない。
-失語症について理学部 生体制御学科
15RR001 中泉 裕貴
概要
失語症とは発声器官や聴覚に障害がないのに、言葉を使用ないし理解できなくなる病的状態のことである
失語症は
・ブローカ失語‥運動性失語、表出性失語ともいい理解力は比較的良いが、滑らかに話せない。
・ウェルニッケ失語‥感覚性失語、受容性失語ともいい理解力の障害がひどく、滑らかに話すことができても、
全体として意味不明な話になりやすい。
・全失語‥混合性失語ともいいブローカ失語とウェルニッケ失語が合併し、すべての言語機能に重度の障害が
生じたものをいう。
・健忘失語‥おもに人名や物品の名称が言えない状態であり、優位半球の下頭頂葉の病変で生じる。
・伝導失語‥理解力は良いが、自分で言ったことが復唱できない。
などといった様々な型に分類される。
病理学分野において、脳の特定部位の損傷が失語症の発声、その症候に強く関係することがわかっている。こ
のことから損傷すると失語症を起こすような部位を言語機能の中枢である言語野とみなすことができる。
発症原因は脳血管障害による言語野の損傷が大多数を占めるが、被殻、視床などといった言語野以外の部位
の損傷、重度の脳炎など様々な原疾患がある。
（参照:Wikipedia、ブリタニカ百科）
(画像元:http://www.cocolog-nifty.com)
性転換
学籍番号
15RR002 名前
小林優輝
世界には性転換をする生物が存在する。確かに人間も手術をすれば可能である。
しかし、自然界で性転換を行う生物が存在するということは人間からすれば驚く
べきことだろう。
性転換をする生物は魚類で多く発見されている。映画ファインディング・ニモ
でも有名なカクレクマノミもそのうちの一種である。群れの中で最も大きな個体
がメスに、２番目に大きい個体がオスになる。もしメスが死ぬと、２番目に大き
な個体がメスに性転換をし、３番目に大きな個体がオスとなる。こうして、大き
な個体が卵をたくさん残すことで子孫をより多く残すことができるのである。オ
キナワベニハゼと言う魚は、精巣と卵巣の両方をもち、２つの生殖腺が交互に発
達と退縮を繰り返すことで何度も両方向に性転換できるそうだ。
最近では、性転換に関する研究が医療に役立つ可能性があると考えられている
ようなので詳しくしらべてみたいと思う。
ルックス大事？
理学部生体制御学科 1年 張 優希
はじめに
子供のころ、「人を見かけで判断するな。大事なのは中身だ。」などと言われて
育ってきても、「ルックスが良ければ何かと得。」 「かわいい子と付き合いた
い。」などとよく耳にする日々である。
なぜそんなにも顔が大事なのか？なぜルックスの良い者が選ばれるのか？
その真相をまとめる。
この考えが正しければ、動物の心理状態が変わっても、身体の変化がそれに追
いついていけないことになる。つまり、心と身体の間にギャップが生じてしまう。
そのため、動物のなかで、唯一、巧みに道具を使える人間は、そのギャップを埋
めるために化粧することを覚えた、という可能性が考えられるのである。
どうして見かけ？
動物はヒトと違って化粧はできない。しかし、身体の外観を修正することで異性を
惹きつけることは可能である。実際、動物の外観を人為的に変えることで、異性
に好まれる度合いが変わることを見出した研究は数多い。とくに、派手な飾りをも
つ動物の場合、それを強調または極端にすればするほど異性から好かれること
が明らかになっている。(=超正常刺激)
リチャード・ドーキンス氏が唱えた説をもとにした次のような考え方がある。
「生物のさまざまな形や行動は、遺伝子が自己のコピーを残すための戦略とし
て進化したものであり、生物の身体は遺伝子の乗り物にすぎない。つまり、生
物の存在のいちばんの目的は、個体の生存ではなく、遺伝子の複製にある。」
端的にいえば、「生物は自分の遺伝子を次の世代に、より多く残すために行動
している。」ということである。
「よりよい条件の異性を見つけて生殖しなさい。」という遺伝子からの脳の回路
への命令によって感情が発現する。つまりこれは本能であり、外見の良い、つ
まり、すぐれた遺伝子をもつ異性と生殖したほうが、複製された遺伝子の生存
や繁殖に有利になるために、見かけの良いものが選ばれるのである。高等生
物の基本的欲求である。
これはヒト以外の動物においても同じことが起こり、オスが目玉模様の綺麗な
大きい羽をもっているクジャクや、繁殖期にオスが美しさをしきりに誇示する熱
帯魚のグッピーなどがその一例である。
なぜヒトは化粧をする？
外見をつかさどる遺伝子と、心理や行動をつかさどる遺伝子は基本的に異な
る。すべての動物の遺伝子は何十万年以上もかかってゆっくりと変わっていっ
たが、最近の進化生物学では、「外見をつかさどる遺伝子よりも、心理や行動
をつかさどる遺伝子のほうが短い時間で変わりやすい。」という意見のほうが
支持されている。
ならば動物は？
美しさは進化の証？
現在地球上には、かなり綺麗な外見や派手な飾りを持つ動物が多く存在している。
しかしこれらの特徴は生殖以外の実生活にはなんの役にも立たず、むしろ逆に目
立ちすぎて、自分の天敵やエサとされる動物に発見されやすくなったり、動くのに
不利になる。では何故美しく進化したのか？このことについて、かの有名な学者
ダーウィンはこう結論づけた。
「綺麗な外見は実際の生活に役立っていないと考える以上、必然的に種内の信
号として役立っていると考えざるを得ない。だから、動物の美しい姿、あるいは極
端に珍奇な姿は、異性がそのような華美な個体を配偶者として好むからだ。」
(→性淘汰につながる)
ルックス大事？
ここまでヒトや動物の外見について述べてきたが、自分の遺伝子を複製するとい
う目標を達成するうえで、動物社会では外見の美しさが実に大きな位置、言ってし
まえば“人生”を変えるほどの位置を占めている。しかしヒト、つまり我々人間は、
少なくともそれ以外の大きな部分、外見+αで生き方が決定される。外見は確かに
重要ではあるが、我々はヒトが実に多様性のある生き物であることを忘れずに人
生を全うすべきであるように思う。
参考文献『(ヒトは見かけで判断される)遺伝子は美人を選ぶ』蔵琢也著
紫陽花の花の色と土壌の酸度
生体制御学科 伊藤桃子
紫陽花の花弁は成長する土壌の酸度によって色が変化する。
紫陽花の花の色はアントシアニン系の色素であるデルフィニジンと補助色素とアルミニウムイ
オンの関係によって決定される。アントシアニンは花の中に含まれる色素であり、補助色素は花
に色がつき始めるにしたがって花の中で合成される色素である。アルミニウムは、根から吸収され
て外から紫陽花の中に入ってくる。花はアルミニウムが根から吸収され色素と結合すると青色を
発色し、アルミニウムが吸収されないとピンクとなる。アルミニウムは酸性土壌でよく溶けるため、
酸性土壌に存在する紫陽花はアルミニウムを吸収しやすく、中性から弱塩基性土壌の物は
アルミニウムを吸収しにくい。つまり酸性土壌では青色、中性から
弱塩基性ではピンクを発色するのである。また紫陽花の花の色に
は品種により青系かピンク系かまたは色の無い白いものなどがあ
るが、ピンク系を酸性土壌にすると青みを帯びた紫の花に、青系
を中性～弱塩基性土壌にすると、赤みを帯びた紫の花となる。
酸性土壌→青色
中性～弱塩基土壌→ピンク色
人工的に人間は作り出せるのか？～iPS細胞を用いた再生医学の発展～
15RR010
初めに、iPS細胞の特徴について述べておく。 iPS細胞の正式名称は
理学部 生体制御学科
飯島 澪
次に皮膚の再生について考える。皮膚を作り出す幹細胞は体の表面に
”人工多能性幹細胞“といい、胎盤などを除く生体の様々な組織に分化する
あるため比較的採取しやすく現在行われている再生医療のなかで最も進
能力をもつ。そのため、単独で個体になることはできない。また、自身の体細
んでいると言われている。神経系、血液の再生はどうであろうか。それぞれ
胞を用いるため拒絶反応が起こりにくく、倫理上の問題も回避できる。
iPS細胞から神経幹細胞、造血幹細胞を分化させることで作ることが可能
ここで、iPS細胞はどのようにしてつくられるのか。簡潔に説明すると、体細
になる。
胞に３～４因子の遺伝子を発現させることで細胞を初期化させるというもので
最後に、iPS細胞から生殖細胞は作れるのか。現在のところ始原生殖細
ある。しかしこのままでは様々な組織に分化させることはできない。例えば腎
胞を作り出すことができ、そこから精子・卵子をつくることも可能である。こ
臓の組織の細胞をつくろうとするなら、それに応じて調整された培養液などで
れにより、不妊症や先天的な疾患の原因解明につながるだろう。しかし、
きっかけを与える必要がある。これによって腎臓の細胞に分化したiPS細胞は
iPS細胞から作った生殖細胞でヒト胚を作ることは禁止されている。もし、前
できたわけだが、このまま培養し続けるだけで腎臓は形成されるのか、答え
述のことが容認されたらどんなことができるようになるだろうか。例えば同
はノーである。腎臓には糸球体、ボーマン嚢、細尿管、集合管など少し考える
性愛者の子供が両親の遺伝子を受け継ぐことができるようになる。このよ
だけでも複雑な構造をもつことはわかる。これらを別々に作り上げたとしても、
うなことなら認められてもいいのではないか。
適切に配置することは困難である。そもそも臓器は全体的に単純な構造から
“人工的に人間は作り出せるのか？”その答えは、長い年月はかかるが
複雑な構造へと同調的に発生するため、それぞれの器官を作りあげたあとに
理論的にはできる、である。しかしそんなことに意味はあるのか。人間とし
配置してもいいのだろうか。また製作途中に内部の組織が酸素不足で死な
ての尊厳はどうなってしまうのか。医療に無限の可能性を与えると同時に
ないように血管を確保し、血液を流すことで常に酸素と栄養を補給する必要
危険な側面をもつiPS細胞を用いた再生医学に、これからも興味関心を持
がある。このように臓器を作るには考慮しなければならないことが山ほどあり
って調べていきたい。
再生医学以前に発生生物学の研究を進めなければいけないことがわかる。
参考文献：中西貴之著 ２００８年出版 技術評論社 「なにがスゴイか？万能細胞」
田中幹人編著 ２００８年出版 日本実業出版社 「iPS細胞ヒトはどこまで再生できるか？」
DNAの複製と寿命
15RR015 佐藤 玄基
私は、人間の寿命について考えた。
体細胞の細胞には、末端に「TTAGGG」という塩基の繰り返しが存在する。これをテロメアといい、細胞分裂を繰り返すごとに少しず
つ短くなっていく。
そのテロメアが細胞分裂の回数券のようなものとなっていて、テロメアがなくなったときに細胞分裂は終了する。
テロメアの長さは細胞の老化とつながっていて、細胞の老化は生物の老化とつながっているらしい。
私はこのテロメアの長さの減少がなければ寿命は存在しなくなるのかとおもった。
調べてみると、がん細胞などの無限に分裂のできる細胞にはテロメラーゼというテロメアの減少を防ぐことのできる特殊な細胞が
存在することがわかった。
そのテロメラーゼを応用することによって将来老化を防ぐ薬や、不死の体
に
なる薬もできるかもしれないらいしい。
倫理的な問題もあるかもしれないけれど、
私は将来、不老不死になれる人を見てみたいとおもった。
http://ja.wikipedia.org/
カモノハシの謎
学籍番号：15RR018
名前：宮原拓也
カモノハシは、オーストラリアに生息し、哺乳類単孔目カモノハシ科カモノハシ属に分類される哺乳類である。
●特徴
①身体が毛で覆われ、雌が卵を産んで孵化した子を母乳で育てる。②歯のないくちばし、水かきをもつ。③小型の
マイクロ染色体をもつ。④性染色体は、雌はXXXXXXXXXX 雄はXXXXXYYYYYである。⑤遺伝子数は１８５００個で、
爬虫類、鳥類、哺乳類の遺伝子がまだら状に混合している。⑥雄は後脚にある蹴爪から毒を分泌する。
●見ての通り、カモノハシはとても奇妙な生き物である。まず、哺乳類でありながら卵生であるのだ。ほとんどすべ
ての哺乳類が胎生であり、卵を産むのは単孔類のみである。次に、くちばしや水かきは水鳥など、主に鳥類の有
する特徴であり、哺乳類の中でくちばしをもっているのはカモノハシのみである。また、雄が分泌する毒は、爬虫類
が分泌する毒と同じタンパク質からできている。このように、カモノハシは異なる分類群の中間の形質をもつため、
中間型生物と呼ばれる。
●いまだにすべての身体の仕組みが解明されていないカモノハシは哺乳類進化の謎を解く鍵となる生き物と考え
られている。単孔類、あるいは卵生動物の生態の解明が進めば、免疫、生殖、化学受容を理解するための基礎知
識として、ヒトの生物的進化に関する研究の発展に役立てることができる。カモノハシは「進化の生き証人」である
と同時に大きな可能性を持つ生物なのである。
HIVウイルスの消失？
学籍番号：15RR019
氏名：荒
賢幸
・白人の約１％のみが遺伝子変異（CCR5遺伝子の変異）のためにHIVウイルスに
対して耐性を持つ
・HIVウイルスに感染した白血病患者が上記のHIVに耐性を持つドナーから骨髄移
植を受けたところ白血病完治・HIVウイルス検出されず（ベルリン患者）
ただし問題点が…
骨髄移植のためにはドナーとレシピエントのHLAが一致しなければならない
従って、万人に適用することができるよう今後も様々な研究が必要
不思議な植物達
15RR020
増田敦成
地球には、様々な仕組みを持った植物が存在します。例に
挙げれば、石ころのように擬態して休眠する植物、昆虫に受
粉の手助けを強制させるために花が幾何学的な形状をしてい
る植物などと、とても多様です。そして今では、植物が重力
を感じる仕組みについて解明するといった研究がされていま
す。この仕組みが解明されれば無重力環境における植物栽培
の一歩と言われています。
自分もこういったまだ解明されていない植物の仕組み、ま
たは、その仕組みを今後の社会にどういかせるかといったこ
とを研究したいと思います。
石にまぎれるリトープス
http://ts1.mm.bing.net/th?&id=JN.FgBLeXDgR%2b5skRy
5lRCL0w&w=300&h=300&c=0&pid=1.9&rs=0&p=0
ユーグレナについて
15RR021
三塚萌里
体長約０．０５㎜の微生物。ユーグレナはラテン語で美しい（eu）眼（glena）という意味です。
○特徴
名前の由来
• 光合成を行うだけでなく細胞を変形させて移動することができ、植物と動物の両方の性質をもっている。その
ため植物と動物の両方の栄養素を含んでいる。必須アミノ酸だけでなくビタミン、ミネラルさらにDHAやEPA
といった不飽和脂肪酸などの栄養素を今分かっているだけで59種類含んでいる。
• 大気中の約1000倍という高い二酸化炭素濃度の気体を通気した中でも生育できる。この性質を利用してベン
チャー企業「株式会社ユーグレナ」はユーグレナしか生きられない位まで培養液の二酸化炭素濃度を高めるこ
とで世界で初めて屋外の培養プールでの大量培養に成功。バクテリアなどの外敵に弱かったために今までは無
菌室で育てるしかなかったため量産化出来なかったそうです。
• 光合成による生産効率が高く、稲の約十数倍とも言われている。
• 植物にある細胞壁がないため、吸収率が極めて高い。
• 光合成の時に油脂分を作り出しており、これは他の微細藻類に比べて抽出されたオイルが軽質であるため
ジェット燃料に適している。
○実用化
栄養補助食品・養魚用配合飼料（シラスウナギ、ヤイトハタニジマスなど）
○研究段階
バイオ燃料、環境改善、プラスチックの生成（今までに約70％が由来成分のプラスチックの生成に成功）など
巨大ウィルスとドメイン説の変化
理学部
生体制御学科
『界、門、綱、目、科、族、種』 最近は中学入試でも学ぶ生物の分類です。
さらに高校で生物を学ぶとドメイン説（三ドメイン説）をやります。（図１）
実は今、四つ目の新たなドメインができるかもしれないということを知って
いますか？その立役者（？）はなんとウィルスです。
図２
参照文献
まだ科学で解けない１３の謎
埼玉大学２０１４ 年度分子生物学科前期入試試験
サイエンス
15RR022
細菌
宮原彪冴
古細菌
真核
生物
今まで、ウィルスは基本的に塩基数は２０００～２０００００とされてき
ました。
しかしながら、ここ数年、文字どうりの規格外のウィルスが発見され
続けています。パンドラウィルス（図２）、そしてミミウィルスです。
特にパンドラウィルスは大きさも塩基数も細菌並です。
彼らがなぜ、四つ目のドメインが作られるうえでの立役者になるかと
言うと、彼らの遺伝子のうち 約９３％が未知の塩基配列だからです。
『知られている塩基配列と違う配列が多い≒進化の過程の早い段
階で分岐した』と考えられています。そのため彼らはドメインの分類
の段階でも既知の三ドメインとは別方向に進化したと考えられてい
ます。
アレルギーは治せるか
私が今一番興味があるのは、制御性Ｔ細胞
(regulatoryTcell)通称Ｔレグだ。近年食物アレル
ギーや花粉症などのアレルギーに苦しむ人が
増加しているそうだ。アレルギーとは免疫が体
内にアレルギー物質が侵入した場合、無害に
も関わらず攻撃をすることでおきる。Ｔレグはこ
の過剰な攻撃を抑えるはたらきをもち、アレル
ギーの治療や予防に役立つと注目されている。
Ｔレグの重要性はアーミッシュと呼ばれる人々
への調査で明らかになった。
20分の1
花粉症
都会に住む人
10分の1
アトピー性皮膚炎
アーミッシュ
15RR024 日野梓光
図のようにアーミッシュはアレルギーになる人が少ない。花
粉症になる人は20分の1アトピー性皮膚炎になる人は10分
の1だ。なぜ少ないか。それはアーミッシュの、子供の時か
ら家畜と触れ合う生活習慣に理由があった。子供のころか
ら家畜と触れ合うことで、Ｔレグが増えアレルギー物質へ
の攻撃を行う細胞を抑え込む能力が高まる。それによって
アレルギーになる人が少なかったのだ。食物アレルギーの
治療や予防にもＴレグが注目されている。生後間もなく
ピーナッツを食べればピーナッツへの攻撃を抑え込むＴレ
グが作られ、ピーナッツアレルギーを防げる。このような例
が動物実験で明らかになっている。私はＴレグの、免疫の
過剰な攻撃を抑えるという性質から、リウマチや脱毛症な
どの自己免疫疾患の治療にもＴレグが役立つのではない
かと思う。自己免疫疾患はアレルギー物質への攻撃では
なく自身の細胞やタンパク質への攻撃のため特定のＴレグ
を作るのは難しいと思うが治療や新薬の開発の役に立つ
のではないかと思う。
参考：ＮＨＫスペシャル「新アレルギー治療鍵を握る免疫細
胞」
生命の起源へ
15RR026 生体制御学科
小野 浩太
私はここで生命の発生、つまり有機物の誕生から最初の細胞の誕生までの考えを述べようと思う。
高校生物の教科書にも載っている有機物の起源はミラーの実験（１９５３）のみだが、それ以外の興
味深い仮説を紹介したい。
『ポリグリシン説』『パイライト説』は生命の起源を理解するのに一役買う大変重要な説であり、ポリ
グリシン説は日本人の赤堀四朗が提唱した説だ。この説の優れた点は「ミラーの実験でアミノ酸が
無機物から生じることが可能であるということは分かったが、それが水中で脱水縮合を生じてタンパ
ク質になるメカニズムは？」という疑問を回避しているところであり、概要はこうだ。
・アミノ酸を水中では一種の粘土鉱物であるカオリンと一緒に加熱すると、鉱物の表面にアミノ酸が
吸着して重合してタンパク質が生じる。
その後ドイツの弁護士であるヴァクター・シャウザーはカオリンではなくパイライト（黄鉄鉱）という鉱
物を用いて、生命誕生時の原始代謝系はパイライト表面だったという説を提唱した。
・パイライトは生成するときにエネルギーを遊離する性質があり、その発エルゴン反応と共役である
吸エルゴン反応の「二酸化炭素の固定・有機化 アミノ酸の重合」が進むというものだ。
このようにして効率的に多量に生成されたアミノ酸が水中ではなく鉱物の表面で重合してタンパク
質が生まれれば生命の起源となる物質が生まれる可能性が説明しやすくなるのは確実だ。
参考：生命は海底の熱水噴出孔から生まれた？ 長沼毅
犬にタマネギを与えてはいけない理由
15RR030 岡田 真希
犬にタマネギを食べさせると、貧血や血尿を起こす。この症状はタマネギ中毒と呼ばれ、タマネギに含まれ
るアリルプロピルジスルファイドという有機硫黄化合物が、赤血球内のヘモグロビンを破壊することで起こる。
タマネギ中毒は、犬以外にも猫や牛などによく起こるが、サルやヒトにはタマネギを大量に食べない限り起
こらない。
そこでなぜサルやヒトはタマネギ中毒にかかりにくいのか調べてみた。サルやヒトは、犬などに比べ赤血球
内のヘモグロビンの比率が倍以上もあること、水をよく飲み全身に汗をかくため新陳代謝がいいこと、アリ
ルプロピルジスルファイドに対する消化酵素を持っていることなど、多くの原因が重なって、解毒能力高まる
からであると考えられている。
では、なぜこのような違いが生じたのか。犬や猫は代々肉食であった
のに対し、サルやヒトは雑食であったため植物の解毒能力が高まった
のではないか、タマネギが犬や猫などの動物に食べられることを防ぐ
ためアリルプロピルジスルファイドを含むようになったのではないかな
どという様々な説がある。
参考文献
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14121034289
http://petfood.7pot.net/ng_food.html
http://pet-net.sakura.ne.jp/inu/inubyouki9.html
アレルギーと生活
１５ｒｒ０３５
鈴木聖人
普通の人には耐えられるような軽い刺激を加えることにより、客観的に再現可能な病的反応が見ら
れる状態を過敏症という。アレルギーとは過敏症のうち、免疫反応が関与することが証明されたもの
をいう。その中でもIgE抗体が関係した反応を指す場合が多い。IgE抗体とはヒスタミンの放出を促進す
る抗体である
私はその中でもアレルギー体質になる要因に言及したいと思う。アレルギー体質になる要因は遺伝
及び環境によるヘルパーT細胞の変化が関係しているといわれている。特にヘルパーT細胞の変化は乳
幼児期の環境が関係してる。免疫学調査によると乳幼児期に非衛生的な環境で過ごすと、その後のア
レルギー疾患の発症が減少することが確認されている。これには牛や馬の糞に含まれるエンドトキシ
ンが関係していることがわかった。
http://heartclinic.jp/swfu/d/IMG_0003
-2-2.png
生物発光（ルシフェリン‐ルシフェラーゼ反応）
理学部 生体制御学科
１５ＲＲ０３７ 秋山優
現在地球には昆虫・魚類・軟体動物など多様な発光生
物が存在する。例としてはホタル・チョウチンアンコ
ウ・ホタルイカ・ウミホタルなどが挙げられる。これ
らは異性への求愛・捕食対象の誘因・敵からの逃避・
捕食者から自信を目立たなくするなど様々な目的のた
めに自身を光らせたり発光物質の体外分泌を行う。
発光のためにホタルはルシフェリン‐ルシフェラー
ゼ反応を行っている。この反応には主にルシフェ
リンという物質とルシフェラーゼという酵素が関
与しているが発光器官のどこで行われているか・
どういうものなのか・関与する物質の構造・その
反応機構などについて考えてみたいと思う。
ルシフェラーゼ
写真引用元
http://kobe.travel.coocan.jp/sightseeing/hotaru_meisho.htm
http://homepage2.nifty.com/aruma/nemin.htm
ルシフェリン
ALS研究について
増子史織
•
ALSは運動神経に変性が起きることにより脳からの情報が筋肉に伝わりにくくなり、徐々に筋肉を動かすことが出来なくなる難病である。ALSには遺伝性の家族性
ALSと、遺伝的な要因以外の要因によって発病する孤立性ALSとがあり、ALS患者の大部分が後者であり、ALSの原因として従来考えられてきた説の一部は次のよう
なものである。
・ 家族性ALSの患者にはSOD1と呼ばれる遺伝子に変異がみられることがある。このSOD1遺伝子は活性酸素を分解するタンパク質を指定する遺伝子でこの遺伝子に変異が
あると、活性酸素を上手く解毒できず、活性酸素によって神経細胞が死滅してしまっているのではないかと考えられている。また、正常なヒトとALS患者由来のiPS細胞を作成して
神経細胞に分化させたところ、ALS患者の神経細胞の軸索のほうが短いことがわかった。このことから、ALS患者の神経細胞では神経細胞が成長したり、傷付いた神経細胞を修復
したりするのに必要な神経栄養因子が欠乏することにより最終的に運動神経の細胞死が起こると考えられている。
•
現在、ALS患者の病態を再現するためにSOD1遺伝子をノックアウトしたマウスやラットがALSの治療法の開発に用いられている。
•
京都大学CiRA増殖分化機構研究部門の研究グループは上述のマウスにヒトiPS細胞から分化させたグリア系神経前駆細胞（神経細胞の周辺環境や神経細胞の機能の維持
に関わるグリア細胞へ分化する確率を高めた細胞）を移植した結果、マウスの細胞内の神経栄養因子の濃度の増加がみられ、移植を行わなかったモデルマウスよりも病気
の進行速度が遅くなり生存期間が延長されたと発表している。また、最近では名古屋大学の研究チームは神経細胞の周辺環境や神経細胞の機能の維持に関わるグリア細
胞の１種であるアストロサイトの機能を障害すると考えられているTGF－βシグナルを阻害する薬剤をALSのモデルマウスに投与したところ、ALSの進行を遅らせることに成功し
たと４月１７日に発表した。
•
これらの研究成果が実際にALS患者の方々の治療に用いられるようになるには１０年程度かかるそうだが、今後さらに治療法の開発が加速することが期待される。
•
出典 LIVE TODAY FOR TOMORROW http://www.als.gr.jp/public/als_about/about_01.html
•
iPS細胞研究所CiRA http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/pressrelease/news/140627-033102.html
•
http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20150417_riem.pdf
•
腹痩せのヒミツ————
キノコキトサンの効果
キノコキトサンは、ひとつひとつのふくれ
た脂肪細胞中にある脂肪に直接作用して血
液中にとり出してくれます。その効果で脂
肪細胞が小さくなっていくのです。
収効 有 出 を た 維 ん 細 き 分 食 を め れ 繊 サ キ
率効す外キにでかまにべそ、て維ンノ 調
よ成こにト包食くせ吸てのキいにはコ 理
く分ととサま物きん収もまノる包食キ
法
吸をでりンれ繊ざ。で充まコたま物ト
、
まとめ
キノコのキノコキトサンは脂肪を取り出す
ため、脂肪細胞が小さくなって、腹痩せに
効果をもたらします。
お腹痩せに効果的
キノコにはキノコキトサンが含まれ
ています。
鳥取大学と日本大学の共同研究によ
り発表された「成人女性の体重および体
脂肪に及ぼすキノコキトサンの影響」に
よって注目されるようになりました。
1日100g分のキノコのキノコキトサ
ンを摂取した結果、体重も減っているが、
それ以上にウエストサイズがか
なり減るというデータが得られたそうで
す。
ソウチョウ
15RR004
ぶらっくほーる。
#15RP009大島美由紀
小さいときに偶然“ブラックホール”という単語を耳にし、父親にブラックホールはなにかを聞いた
ら、“光も逃げ出せないもの”とだけ聞き、なぜか“ブラックホール＝怖いもの“という認識でした。
高校の時に大学の先生が来て講義をするイベントがあり、その授業でブラックホールについて
話していて、ブラックホールの重力により時空が歪み、吸い込まれているモノは動いていないよ
うに見えると聞き、なんか思っていたのと違うな、と思い興味を持ちました。
ブラックホールとは、非常に強い重力を発揮し、光さえも逃れられない天体のこと。質量の大き
な物体が一生の最後に超新星爆発を起こした後に生じると考えられている。周囲の物質をな
んでも飲み込んでしまうが、落ち込んできた物質の一部を激しく噴き出す。ブラックホール自体
は見えないものの、このジェットの存在などからその存在が確認されている。
相対性理論を学べば時空のゆがみについてはわかるのかなと思っています。
参考文献：日経サイエンスで鍛える科学英語２ 日経サイエンス編集部日本経済新聞出版社2013年
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#15RP009大島美由紀
小さいときに偶然“ブラックホール”という単語を耳にし、父親にブラックホールはなにかを聞いた
ら、“光も逃げ出せないもの”とだけ聞き、なぜか“ブラックホール＝怖いもの“という認識でした。
高校の時に大学の先生が来て講義をするイベントがあり、その授業でブラックホールについて
話していて、ブラックホールの重力により時空が歪み、吸い込まれているモノは動いていないよ
うに見えると聞き、なんか思っていたのと違うな、と思い興味を持ちました。
ブラックホールとは、非常に強い重力を発揮し、光さえも逃れられない天体のこと。質量の大き
な物体が一生の最後に超新星爆発を起こした後に生じると考えられている。周囲の物質をな
んでも飲み込んでしまうが、落ち込んできた物質の一部を激しく噴き出す。ブラックホール自体
は見えないものの、このジェットの存在などからその存在が確認されている。
相対性理論を学べば時空のゆがみについてはわかるのかなと思っています。
参考文献：日経サイエンスで鍛える科学英語２ 日経サイエンス編集部日本経済新聞出版社2013年
15RC025 大平 千晶
〈きっかけ〉
私は小さいころから、消しゴムやペンなどかおり付き○○と
いうものが好きでした。成長してから、このいいにおいを
作っている人がどこかにいるのだと気付き、高校三年生の
時に行ったエステル化の実験で果物のにおいができたとき
には、こうやってにおいが作られるのかと大いに感動しまし
た。今回私が調べた、香りにまつわるものの中から気に
なったものを紹介します。
〈プルースト効果〉
魚が焼ける臭いで子供のころの食卓を思い出す、香水の
匂いで昔の恋人との思い出がよみがえる、というように、か
おりが持つ過去を呼び起こす効果。この効果にはプルース
ト効果という名前があります。科学的には、液体に溶けたに
おい分子が電気信号となって脳の偏桃体と接続します。そ
こで好きだ、嫌いだ、などという感情の動きがあると、かおり
と、そのかおりをかいだ時のエピソードが海馬に記憶として
保存されやすく思い出されやすくなるのです。しかし、プ
ルースト効果という名前の由来は、フランスの文豪マルセ
ル・プルーストの著書の中での、紅茶のにおいをきっかけ
にして幼少期を思い出したという描写がもとになっています。
科学的でありながら情緒的でもある香りの世界を垣間見た
気がしました。
(参考URL http://nomber78.blog.fc2.com/blog-category-8.html
プルースト効果 －No.78)
〈汗をかくほどいいにおい？〉
香水の歴史をさかのぼると、中世ヨーロッパごろ、お風呂に入る習慣のなかった
人々が、体臭隠しのために香水を使用していたという話に出会います。しかし
香水は本来汗のにおいを消すものではありません。現代には制汗剤やデオドラ
ント商品が存在しますが、それらもにおいを紛らわせたり発汗自体を一時的に
とめたりして、汗のにおいを抑えようとするものが主流です。
しかし、アイルランドにあるクイーンズ大学イオン液体実験室の研究チームで、
汗に反応して香る仕組みの香水が発明されました。その香水の正体は、イオン
液体に香料が含まれたものです。それら二つの混合物に香料のにおいはなく、
そこに水分、つまり汗が加わると香料のかおりが戻ってくるという仕組みになっ
ています。また、皮膚上の常在菌が繁殖する際に排出するチオールという汗臭
さの原因物質がイオン液体に付着すると、その悪臭も消すことが可能とのこと
なので、これが実用化されれば、かおり製品業界に革命が起こるかもしれませ
ん。
（ 参考URL http://home.att.ne.jp/apple/orion/rekisi.htm かおり・香水の歴史）
（参考URL http://phys.org/news/2015-04-scientists-perfume.html ）
（参考URL http://sign.jp/d4d16376 ）
化粧品の化学
１年基礎化学科 15RC031 山田 望未
私は化粧品に興味があり、将来は化粧品の開発や研究に携わりたいと考えている。そこで今回は化粧
品に配合される染料と顔料について考察することにした。『科学の世界』によると、染料は水や油等に溶け
ない色素であり、普通は粉砕し、微粒子の粉末原料にして配合される。汗や皮膚にもにじみにくく、肌に色
が染まることはない。一方染料は、水や油などに溶ける性質をもった色素で、染着性がある。これらの色素
の特徴を生かして化粧品は作られており、例えば、ベースメイクに使用されるファンデーション、フェースパ
ウダーは顔料を配合している。顔料には大きく分けて土や鉱物、合成の金属化合物からつくられる「無機
顔料」と主に石油化学合成から作られる「有機顔料」があり、色の明度、影度、色相などが要求されるこれ
らの化粧品には、カバー力に優れた酸化チタン（TiO2）や酸化亜鉛（ZnO)を原料にして作られる白色顔料や、
ベンガラのような着色顔料が何種類か組み合わされて微妙な色合いを作り出している。染料はヘアダイ、
ヘアマニキュアといったヘアカラーリング剤に主に配合されており、口紅やネイルカラーなどは、色の持ち
や発色などを考え、顔料のみが配合されるもの、顔料と染料が組み合わされて配合されるものがあるそう
だ。
顔料は化粧品以外にも塗料、インク、合成樹脂、織物、食品などの着色に使われているらしく、その多岐
にわたる使用法に驚いた。また有機顔料、無機顔料はそれぞれさらに細かく分類されるようなので、次の
機会に深く調べたい。
参考
wj-cosme.jp
cosme-science.jp
数のふしぎ
数学科
松本 拓範
・友愛数～２つの異なる自然数の組で自身を除いた約数の和が互いに他方と等しくなるもの～
《 例 》
２２０と２８４ ２２０の約数は１，２，４，５，１０，２０，２２，４４，５５，１１０，２２０
２８４の約数は１，２，４，７１，１４２，２８４
１＋２＋４＋５＋１０＋２０＋２２＋４４＋５５＋１１０＝２８４
１＋２＋４＋７１＋１４２＝２２０
・婚約数～２つの異なる自然数の組で１と自身を除いた約数の和が互いに他方と等しくなるもの～
《 例 》
４８と７５ ４８の約数は１，２，３，４，６，８，１２，１６，２４，４８ ７５の約数は１，３，５，１５，２５，７５
２＋３＋４＋６＋８＋１２＋１６＋２４＝７５
４８＝３＋５＋１５＋２５
未解決問題として
偶数同士、奇数同士の婚約数の組は存在するのか？
偶数と奇数からなる友愛数の組は存在するのか？
.
双子素数は無限に存在するか
15RP012
宮本
勇輝
◎双子素数問題
差が２の素数の組を双子素数という。例として、数の小さい組から(3,5),(5,7),(11,13)が挙げられる。果たして、このような組は、無限
に存在するのだろうか。
・研究について
双子素数が無限に存在するという予想は、紀元前からなされていたが、これは未だに答えのでていない数学の未解決問題のひとつである。
この問題についての研究が、大きく進展したのは、2013年で、次のような論文がだされている。
①隣り合った素数の隔たりが７千万未満のものが、無限組存在する。
①は、2013年4月に、ニューハンプシャー大学のYitang Zhangが発表したもので、７千万未満という、初めて具体的な数の範囲を与えたも
ので、大きく注目された。そして、およそ半年後という短い期間に、以下が発表された。
②隣り合った素数の隔たりが６００以下のものが、無限組存在する。
②は、James Maynardと、Terence Taoによって、展開がなされたもので、①の７千万から、６００まで、範囲を小さくすることに成功し
たものである。②のように、範囲をさらに小さくすることができれば、最終的には、差が２以下の素数の組、すなわち双子素数が無限に存在
することがいえるのである。
<参考文献>
http://www.nature.com/news/first-proof-that-infinitely-many-prime-numbers-come-in-pairs-1.12989
発光ダイオード（ＬＥＤ）
15RP030
石垣達夢
●発光ダイオードの性質、特徴
発光ダイオードは異なる性質を持つ半導体を接続させたｐｎ接合という構造を持つ。この半導体内部の電子の移動によって電気の流れが生じる。し
かしこのｐｎ接合では一定の方向にしか電子の移動が起こらない。つまり順方向に電圧を加えた時にのみ発光し、逆方向に電圧を加えても発行しない。
蛍光灯や白熱電球とは異なり、フィラメントを用いないため寿命が大変長くなり、また発光に使う電力が非常に小さいため環境にも良い。
発光ダイオードの光は基本的に単色であり、蛍光灯などより自由度は低い。しかし光の三原色である赤、青、緑の三色を組み合わせることによりあ
らゆる色を表現することが出来る。
●何故青色ダイオードはノーベル賞を獲得できたのか
発光ダイオードの光の色は、簡単に言えば用いられる物質によって異なる。赤色を表現できる物質は初期段階で発見されており、作成もさほど難し
いものではなかった。青色に関しても物質自体はかなり早い段階で見当がついており、その中でもGaNに注目して研究がなされた。しかし、それを作
成をするには極めて高純度のGaNが必要であることが分かった。作成することはできても大変コストがかかり、量産が困難であ
った。光の三原色の一つであるため需要は高いが量産体制が整わないという状況がしばらく続いた。そんな中、日本の教授が
それを確立させることに成功したため、ノーベル賞獲得につながったと言える。
参考図
http://droppernews.com/archive654.html より
ダークマターとは
基礎科学科 15RC045 北谷悠里
ダークマターとは宇宙に満ちているとされる、質量はあるが決して光り輝くことの
ない物質のことである。ダークマターは観測できないが、存在すると仮定すると多く
の現象を説明することができる。
ダークマターの性質は『ダークマターと銀河宇宙』(須藤靖)において
(ⅰ)私たちの観測できる光の波長域のいずれにおいても直接検出できるだけのエネル
ギーを放出していない(非常に暗い)
(ⅱ)宇宙の平均的質量密度に対する寄与が、それ以外の光っている天体に比べて大きい
(重力的に支配的役割をする)
(ⅲ)その正体が知られていない
とされている。
1960年から1970年には観測と計算に矛盾が生じたことから、ダークマターの存在は認
識されていた。観測上ではきれいな渦巻き状の銀河だが、計算上では銀河の円盤は回
転に対して不安定で、形が棒状になってしまう。これに対して、円盤の周りに大きな
質量をもつ物質が取り巻いていると仮定すれば、円盤は安定化され、きれいな渦巻き
状になることが見いだされた。この大きな質量をもつ物質がダークマターと呼ばれて
いる。
細菌は、お嫌いですか？
１５RB０１１モンドル慶子
ヒトの体内には１ｋｇ以上、７０兆個の細菌が住んでいると言われています。自
分の体質は、自身のDNAの塩基配列だけで決まると思いがちですが、細菌た
ちも大きく関係しています。
例えば、太っている人や痩せている人、鬱病の人、自閉症の人の腸内細菌の
種類や割合は、それぞれ似通っているそうです。さらに、ある実験で、太ったマ
ウスに痩せているマウスの糞を食べさせたところ、太ったマウスは、痩せ始め
たそうです。つまり、細菌を変える事で体質を変える事が出来るのだ。いつか、
細菌が治療薬として扱われる日がくるかもしれない。
バイ
菌
だ！
全ての菌を一緒にしない
で！我らは、君を守ることも
できるんだよ★
細菌を
味方
に！
光触媒とその有用性
15RC032/宮崎貴暉
主に酸化チタンが用いられ、現在ビルの外壁や空気清浄機のフィルターなどで利用されている。光
触媒には、①セルフクリーニング機能②超親水性③ホンダ・フジシマ効果があり応用が利くが、光の
量でのみ分解量が決まるため触媒の量にはあまり関係がないことが特徴である。また、光触媒には他
に、酸化亜鉛や硫化カドミウム、葉緑素に含まれるクロロフィルなどがある。
①セルフクリーニング機能
表面についた汚れを自らの触媒機能で分解する能力であり、ビルの外壁や防汚塗装に利用される理
由となっている。
②超親水性
水滴が物質に付着した際、微小な粒にならずに横に大きく広がる性質。この性質によって触媒の表
面に付着した分解しきれない物質や、付着した触媒毒を洗い流すことができる。白いテントやカーブ
ミラーの防汚コーティングに利用されている。
③ホンダ・フジシマ効果
白金ー酸化チタン電極を用いてバイアス電圧をかけた状態で紫外線を当てると電流が流れる反応。
光触媒に用いられる金属を極板に用いたものは太陽光エネルギー利用率が低く、実用的ではない。
考察
ホンダ・フジシマ効果が実用的な段階まで開発が進めば、生じた外壁に水を流すことでセルフク
リーニング機能に＋αとなるだけでなく、ヒートアイランドの抑制と省エネ対策としても有効なので
はないかと感じられた。また、可視光や紫外線だけでなく赤外線などの低波長の波の場合どうなるの
か、ロケットなどに搭載し分解で生成された物質の割合によって、月や小惑星の構成元素の特定がよ
り詳細に可能になるのではないかと推測し、いまだ多数の実験と検証が必要な分野であり、可能性が
大きい分野であると感じられた。
ダークマターについて
１９３３頃、スイスの天文学者フッツ・ツビッキー（Fritz Zwicky)という人がいくつかの銀
河の集まりである「銀河団」が持つ質量の計測を試みた。銀河団は互いの重力の作
用でまとまりを作ると考えられるから銀河の移動する速度を計測すればよいと考えた。
ツビッキー氏はこの方法による測定結果と銀河から発せられる光から推定される質
量を比較してみた。すると、本来であれば銀河団内には目に見えるよりも遥かに多く
の物質が含まれているはずというもの。ここから銀河団内には重力を生じるものがあ
るはずだという結論にいたる。この未知の存在は光を一切放出しないことからダーク
マターと名付けられる。１９７０年代にアメリカの天文学者ヴェラ・ルービンにより回転
する銀河内にある恒星の移動速度が計測された。この観測結果は衝撃的なもので、
ケプラーの法則によると太陽からと遠くに離れれば離れるほどその公転速度は遅く
なるはずが、太陽付近と太陽遠方の公転速度が変わらないという結果が得られた。
ダークマターの確認方法に重力レンズ効果を用いたものがある。重力は空間の歪み
とされイメージとしては大きい布を広く引き伸ばしたものでこの布の上に重い物をの
せるとへこむ、これが重力とされる。この布のへこみ、つまり空間の歪みに沿って光
の進行も歪められる。すると、観測者と恒星との間に大きく重い天体があると、その
強い重力に光が曲げられて本来届くはずのない光が観測者の元に届くことで、大き
な天体の真裏にある恒星があたかも天体のわきからひょっこり顔を出したように見え
る・天体があるならいいが、同様のことが何の物体も観測されない所でも起きている。
先ほど述べたようにダークマターは重力を及ぼす存在だから何もないのに重力レン
ズ効果がみられる、つまりここにはダークマターがあると判断する。現在、主にダーク
マターの３次元の地図を作ろうとするSuMIRe計画が東京大学と国立天文台を筆頭に
進められている。ダークマターは１リットルあたり１個あるそうなので、この地図を上手
く作ることができればダークマターの密度がより濃い場所で効率的に実験・観測がで
きると思われる。本格稼働は２０１８年からということなので、ぜひ期待したい。
理学部 物理学科 15RP005 高橋 佑貴
微小脳と巨大脳
生体制御学科
15RR034 福田成美
「微小脳」、「巨大脳」という概念は2004年、水波誠氏の論文で発表された。大まかには昆虫等を中心とする「微小脳」、ヒト等の哺乳類
を中心とする「巨大脳」であり、単に低次、高次の脳というわけではない。それぞれが異なる特長を有した神経系の進化の頂点である。
その生存戦略について、両者を比較しながら述べていく。
神経系の相違点
相違点の一つは、神経節によって中枢が分散されている点である。例えばコオロギは脳の他に9つの神経節をもつ。食道下神経節が
口器の動きを、胸部神経節が足の動き（歩行）を支配するため、感覚器→効果器の反応を非常に速く行うことができる。バッタの飛翔筋
のCPGに代表されるように少ないニューロンで飛翔という複雑な動きができるのも、この理由による。巨大脳は脳が唯一の中枢であり、
大量の情報を精密に処理することが出来る。
微小脳の学習能力
微小脳は巨大脳に比べて圧倒的に小さい。しかし、生存に関わる学習能力は非常に高いことが知られている。コオロギを用いて水と
匂いを連合させて古典的条件付けを行った結果、1回限りの訓練で8時間後までは学習が成立し、5分間隔4回の訓練を行えばその記
憶はほぼ一生保持できるとわかった。これは毒をもつ植物の区別等に必要だと考えられ、彼らの生存には重要な能力である。
環境の変化への対応
微小脳をもつr戦略者（陸生無脊椎動物を中心とする、身体が小さい、寿命が短い、多産である、等の特徴を持つグループ）は、突然変
異による多様性が生み出しやすい。個体の変化によって環境に対応することはしづらいが、自然選択的に優位な種が生き残ることで
種を存続させることが出来る。一方巨大脳をもつK戦略者（陸生脊椎動物を中心とする、r戦略者と逆の特徴を持つグループ）は、記憶
や学習によって環境に対応することができる。r戦略者も驚くほどの学習能力をもってはいるが、個々の寿命が短いためさほど重要で
はない。それよりは本能的にもつ定型行動に優れ、採餌や敵からの逃避等を行う。
以上を総括し、r戦略者をspecialist K戦略者をgeneralistと端的に表すことができる。
このように考えると、まるで組織の中での人のようでもあり、大変面白い。
参考文献：水波誠 『昆虫――驚異の微小脳』 中央公論新社（2006）
第６回目の大量絶滅の隠れた原因
理学部生体制御学科15RR005 米 秀之
38億年の生物史の中で、これまで５回の大量絶滅がありました。有名なのは、５回目の白亜紀後期に起こった
K-T境界で、これにより恐竜を含む約70％の生物が絶滅しました。一番大規模なものは３回目のP-T境界で、ペ
ルム紀後期に起こり、生き残った生物は5％と言われています。
そして史上６回目の大量絶滅が現在進行中であると７０％の生物学者は考えています。しかし一番問題になっ
ているのはそのスピードで、過去とは比較にならないということです。これまでの絶滅速度は年に１０～１００種
程度であったといわれていますが、１９７５年以降は年に４万種が絶滅していると推測されています。この原因
は生物の生活圏の破壊や地球温暖化、乱獲などと考えられ、近代以降の問題であるといわれていますが、２０
０５年科学誌「サイエンス」に驚愕の論文が投稿されました。多様性の減少は、実は１５０００年前から起こって
いる。即ち人類が大型捕食動物を絶滅に追い込んだゆえに起こっている。
高校生物で生態ピラミッドを習います。それによると、生産者である植物がそれを捕食する一次消費者の数を
決定し、それに従い二次消費者の数も決まるという、所謂ボトムアップの構造であると考えられていましたが、
実はトッププレデター（頂点捕食者）が生態ピラミッドを決定づける、つまりトップダウンの構造であることがあら
ゆる実験や観察により明らかになりました。例えば、オオカミが駆除されたアメリカのイエローストーン国立公園
ではワピチ（大型のシカ）がイナゴのように大量発生し、植物を食い尽くし、緩んだ土壌は川に落ち込み、その
生態系を壊します。そして鳥やビーバーまで姿を消しました。解決策として８頭のオオカミが放たれました。オオ
カミの群れは子どものワピチを襲うだけではなく、川岸や平野など見つかりやすい場所では草を食べなくさせる、
恐怖によるコントロールを行います。これにより生態系の秩序は回復に向かいました。
２０世紀頃世界中でオオカミやコヨーテなどのトッププレデターが駆除され絶滅しました。日本も例外ではありま
せん。絶滅は連鎖的に起こり、生態系を不安定化します。そしていずれ人類もホモサピエンスとして直面します。
出典「生物多様性１００問」森山正仁 著
「捕食者なき世界」ウィリアム・ソウルゼンバーグ 著
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15RB002 チョウ オクリン
I am interested in iPS cell,so,I read some articles in Science and abstracted a few summarise
about iPS cell origin.
WHAT ARE THE IPS CELLS
• iPS cells (Induced pluripotent stem cells) are a type of pluripotent stem cell that can be
generated directly from adult cells.
WHO DISCOVERED THE IPS CELLS
• The iPSC technology was pioneered by Shinya Yamanaka’s lab in Kyoto, Japan, who showed
in 2006 that the introduction of four specific genes encodingtranscription factors could
convert adult cells into pluripotent stem cells.
WHERE ARE THEY BEING USED
• Treatment of Sickle Cell Anemia Mouse Model with iPS Cells Generated from
Autologous Skin.
• “You can take a patient, take their skin, reprogram the cells in it, and then attempt to
replay the disease.”says Clive Svendsen.
References: Science 21 December 2007
Wikipedia, the free encyclopedia
植物の倍数体
ゲノム1セットに相当する染色体数を基本数といい基本数の倍数ごとに
１倍性、２倍性、３倍性、・・という倍数性を持つ生物は１倍体、２倍体、
３倍体、・・というように分けた生物を倍数体という。
15RC038
基礎化学科 池山 潤
特に、三倍体や四倍体では植物体全体が大きくなる傾向があり、農作
物の遺伝的改良に利用されている。倍数体は種子ができにくいことも
あるが、逆に三倍体の種子ができにくいことから種無しスイカなどの品
種を作ることにも利用されている。他にも、倍数体にした植物の花が大
きくなることがある。
コルヒチン処理することで倍数体を作成することができる。コルヒチン処
理はコルヒチンという薬剤を使う。コルヒチンを使うことで細胞周期の前
期、中期、後期、終期のうちの中期で紡錘糸形成を行うのを阻害する
働きがあり、紡錘糸が出来ないと、新しい細胞を作るために複製された
DNAがそのまま入ってしまうことになり、DNA量が2倍の細胞が出来る。
この細胞が体細胞分裂を行うことで倍数体ができる。（右図）
さまざまな植物をコルヒチン処理することで今までの植物よりも大きな
植物ができたり、種ができないものができたりと倍数体を作成すること
で新しい品種を作成することできる
http://www.geocities.co.jp/CollegeLife-Club/9688/lonicera/col.gif
ヒッグス粒子
理学部 物理学科
柿澤広明 １５ＲＰ０３３
ヒッグス粒子とは？
それ以上分解できない素粒子の中で、すべての物質に質量を与える素粒子である。
宇宙の誕生時いろんな粒子が光速で飛び回っていたがヒッグス粒子が空間を満たすようになると、このヒッ
グス粒子がほかの粒子に纏わりつくように動きを妨げ、ほかの粒子は動きにくくなった。この動きにくさが質
量であり、質量をもった素粒子は素粒子どうしで集まるようになり原子核が生まれ、水素などの原子が生ま
れ、水素などのガスが集まって星が生まれそこに生命が生まれた。このためヒッグス粒子は「神の粒子」と呼
ばれている。逆にヒッグス粒子の性質を明らかにしていくことで宇宙誕生の謎を解き明かしていくことが出来
る。だがヒッグス粒子はどこにでもあるが、ビックバンのように高いエネルギーがないと姿を見せない。そのた
めには物凄く大型の素粒子加速装置が必要である。
左の写真がＬＨＣと呼ばれる加速装置で陽子を光速の９９．９９
９９９９％にまで加速させる。
そして加速させた陽子どうしを正面衝突させることによりヒッグ
ス粒子を観測する。
東京工業大学「ヒッグス粒子を作り出した『ＬＨＣ』と検出機『アトラス』」http://www.titech.ac.jp/research/stories/higgs_particle.html
バイオ燃料
15RC018
渡辺 慧
バイオ燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源を原料に、発酵、
搾油、熱分解などによって作られた燃料のことを言う。
原料としては、サトウキビ、トウモロコシ、油やしなどの栽培作物系と生
ごみ、下水汚泥、家畜糞尿などの廃棄物系がある。
このうち糖を発酵して作るバイオエタノールと油糧作物から抽出・搾油
した原料油を加工して作るバイオディーゼルが実用化されている。
バイオ燃料は燃焼の際には二酸化炭素を排出するものの、原料作物
の成長過程において二酸化炭素を吸収しているためその排出量はゼ
ロとカウントされる。
日本ではバイオエタノールを石油系ガスと合成したものをガソリンに混
合したバイオガソリンが一部で販売されている。
地球温暖化が進む現在、このような技術が広まることで改善につなが
るかもしれない。
―活性酸素―
S15RB033 丸山広志
今問題となっている放射線をはじめ、排気ガス、一部の加工食品、殺虫剤などヒトの健康への影響が指摘されている問題の直接的原因のひとつは活性酸素である。活性酸素
が身体へ害を与えるプロセスを知ることが必要ではないだろうか。
＜活性酸素とは？＞
・活性酸素とは大気中の酸素分子からできたより反応性の高い酸素化合物の総称である。活性酸素としては主に4種類の物質が挙げられる。
・一つ目はスーパーオキシドという活性酸素である。これは酸素分子のうち片方の酸素原子だけが不対電子を持つ。両原子が不対原子を持つ安定な酸素分子と比べると不安定な状態であり、反応性を持つ。
・二つ目は一重項酸素という活性酸素である。酸素分子が紫外線を受けるとこの一重項酸素に変わる。一方の原子の不対電子がもう一方の原子の軌道にはいり電子を持たない軌道ができるため非常に不安定な状態であり、極
めて反応性に富む。ヒトでは皮膚下の組織で発生して癌を導きやすい。
・三つ目は過酸化水素という活性酸素である。化学の実験でしばしば登場するがこれも活性酸素の一種なのである。酸素原子二個と水素原子二個からなり、不対電子は持たないがとても不安定な状態であり、反応性を持つ。
・四つ目はヒドロキシラシカルという活性酸素である。過酸化水素が金属イオンと反応したときに発生することがあり、酸素原子一個と水素原子一個から構成される。他の活性酸素に比べて最も不安定な状態であり、最も高い反
応性を持つ。
＜活性酸素の反応＞
・上記の『不安定』という状態は活性酸素が偏って不対電子を持つことにより周りにある物質から電子を奪い取ろうとしやすく、すなわち周りの物質を酸化させるはたらきが強いということである。
・もしヒトの体内で活性酸素が発生した場合活性酸素のはたらきで体細胞中のDNAを酸化させて損傷を引き起こす。
・一日に平均して数万から数十万の損傷ができるとされている。
・体内で活性酸素が発生するのは肺における呼吸で取り込んだ酸素分子がミトコンドリア内の代謝活動の過程で活性酸素に変わることが原因である。
・取り込む酸素量に対して発生する活性酸素量はわずかなものであり、さらに抗酸化物質とよく言われる活性酸素を無害化する酵素も存在するため、通常それほど重大問題にはならない。
・代謝反応に因らない活性酸素の発生の仕方もあり、その例として細胞への紫外線や放射線の照射がある。近年問題となっているのは、オゾンホールという紫外線を吸収するオゾン層に空いた穴から紫外
線が過剰に空から降り注いだり、放射性物質から放射線が放たれることである。
＜DNAの損傷による被害＞
・ある細胞内の体細胞分裂に関係するDNA 中の遺伝子に損傷が発生すると、その細胞は体細胞分裂の制御がされなくなり異常分裂が止まらなくなり癌を発症させる。
・性染色体のDNA中の遺伝子に損傷が発生すると、親に異常が見られなくとも子に遺伝障害が起き正常な子が産まれないことがある。
・酵素やホルモンなどの蛋白質をコードする遺伝子に損傷が発生すると、内臓や神経系の機能に障害が発生する。
コケ植物の金属蓄積能力
生体制御学科 １５RR028
菊地 守道
この地球上に様々な種類の植物があるが、私が最も興味を
抱いているのがコケである。コケはとても身近でいろんなと
こに生息している。そんな身近にいるコケだが種類によって
は特別な能力を持つものがいる。例えばミズゴケであればた
くさんの水分を保持できる能力を持ち、ヒカリゴケであれば
暗い所でわずかな光を反射して光る能力を持つ。私はまだコ
ケにはたくさんの種類があり、そのコケが持つ能力もたくさ
んあると考えている。
ミズゴケ wikipediaより
今現在ヒョウタンゴケというコケが金やその他のレア
メタルなどの金属を蓄積できるということがわかってお
り、実用化に向けて研究している人もいる。私は金属を
蓄積する能力を持つコケについていろんな種類のコケに
ついて調べていきたいと思っていて、またその研究をす
る中でいろいろなコケを知りいろいろな能力を見つけて
いきたいと思う。
ヒメツリガネゴケ 埼玉大学HPより
構造の違いと性質の違い
一年理学部基礎化学科１５RC０４７山地真由
この研究は埼玉大学で実際に行われていて、その研究内容は簡潔にいうと、‘芳香族化合物の骨格
炭素をケイ素やゲルマニウムに置き換え’ると、どうなるか？というもの。結果として‘ベンゼンと同じよう
な性質が発現する’ことがわかったそうだ。また、スズや鉛においても同じらしい。‘これは芳香族性が高
周期元素の世界にも当てはまることを示した、基礎化学の研究の世界の中での快挙であ’る。彼らが
‘合成した化合物は、これまで誰も合成したことがない、しかも学術的に重要な化合物であるので、その
物性や反応性は可能性の宝庫であろう’。将来的には‘電池の材料や触媒’として使われる日が来るか
もしれない。
構造が違うと性質が変わるのが当たり前だと思っていたが、中には性質が変わらないものがいるらし
いことが分かった。私にはそれは衝撃的だった。中には性質が変わってしまうものもあるだろう。そのと
きには、性質のパターン化ができればよいと思う。この研究では‘これまでに注目されていない元素を用
いた新しい化合物の合成’を目的としているので、実験結果から性質を得ている。しかし、効率的に化合
物を得るには、パターン化できるとよいと思う。そうすることで、数学の方程式を解くかのように、欲しい
性質に目標を定めて化合物を生成できると思う。ぜひ、臨機応変に将来世界的に役立つ性質を持つ物
質を得たい。また、同じ性質を持つ化合物を発見し、より有益な代替物質を得たい。
参考文献：斎藤雅一 「教科書を置き換える基礎研究」（２０１２）『理学・工学の散歩道』電子書籍版
腹痩せのヒミツ————
キノコキトサンの効果
キノコキトサンは、ひとつひとつのふくれ
た脂肪細胞中にある脂肪に直接作用して血
液中にとり出してくれます。その効果で脂
肪細胞が小さくなっていくのです。
収効 有 出 を た 維 ん 細 き 分 食 を め れ 繊 サ キ
し率 効 す 外 キ に で か ま に べ そ 、 て 維 ン ノ 調
まよ 成 こ に ト 包 食 く せ 吸 て の キ い に は コ 理
すく 分 と と サ ま 物 き ん 収 も ま ノ る 包 食 キ
法
吸をでりンれ繊ざ。で充まコたま物ト
、
まとめ
キノコのキノコキトサンは脂肪細胞中にあ
る脂肪を取り出すため、脂肪細胞が小さく
なって、腹痩せに効果をもたらします。
お腹痩せに効果的
キノコにはキノコキトサンが含まれ
ています。
鳥取大学と日本大学の共同研究によ
り発表された「成人女性の体重および体
脂肪に及ぼすキノコキトサンの影響」に
よって注目されるようになりました。
1日100g分のキノコのキノコキトサ
ンを摂取した結果、体重も減っているが、
それ以上にウエストサイズがか
なり減るというデータが得られたそうで
す。
ソウチョウ
15RR004
太陽エネルギーについて
太陽エネルギーは太陽から太陽光として地球に到達するエネルギーのことで、
地球上の大気や水の流れや温度に影響し、多くの再生可能エネルギーや生物の
生命活動の源となっている。
太陽エネルギーはもちろん太陽内部の核反応によって生成されている。太陽内
部では右の図に示すような陽子-陽子連鎖反応という核反応が起こっている。右の
図の反応では2個の陽子（赤）が反応し、陽電子（白）とニュートリノ（ν）を放出後、
陽子と中性子（灰色）からなる重水素が形成される。次の反応で重水素と陽子が
結合し、ガンマ線（γ）を放出してヘリウム3が生成する。最後の反応で2個のヘリウ
ム3が結合し、陽子を2個放出してヘリウム4が生成している。この核反応が主とし
て起こり、エネルギーはガンマ線やニュートリノの形として放出される。ただしガン
マ線としてのエネルギーのみが太陽内部を加熱し太陽エネルギーとしてはたらい
ている。
また1秒あたりに太陽から地球に届く太陽エネルギーの総量は約174
PW(1.74×10の17乗W)であり、現在地上で実際に利用可能な量は約1PW程であ
りこれは現在の人類のエネルギー消費量の約50倍に相当する。
参考（尾崎洋二 『宇宙科学入門』 東京大学出版会、2010年、第2版第1刷。
ISBN 978-4-13-062719-1。
http://www.dlr.de/tt/Portaldata/41/Resources/dokumente/institut/system/project
s/Ecobalance_of_a_Solar_Electricity_Transmission.pdf
山田興一・小宮山宏「太陽光発電工学」ISBN 4-8222-8148-5）
今回調べたことから太陽での核反応とそれによるエネルギー生成、さらに私たち
の太陽エネルギー使用についてわかった。私たちは現在化石燃料に極端に頼っ
たエネルギー使用をしているが、その化石燃料も底が見えている以上早急に新た
なエネルギー源を見つけ出さなくてはならない。震災のこともあり核廃棄物の処理
方法や核施設の安全を確認しなければ核エネルギーの使用を避けなければなら
ない今こそ私たちは更に効率の良い太陽エネルギーの活用方法（例えば太陽光
をより多く集めることが可能な機器など）を考え、速やかに実行していく必要があ
る。
15RC014 高橋 洸稀
陽子-陽子連鎖反応
ビッグバン宇宙論
15RP003 築山和也
ビックバンとは…今から１３０億年ほど前に、何もないところに突然宇宙が出現し、急に膨張したという説。 最
初の一瞬ゆっくり膨張し、次の一瞬光の何兆億もの速度で膨張し、次の一瞬から普通の速度の膨張になり、
１３７億年たったのが現在の宇宙だという説
ビッグバン宇宙論の三本の柱
（１）ハッブルの法則
銀河の光の赤方偏移の度合いと、銀河と地球の距離が比例関係にあるということ
（２）宇宙背景放射
ビッグバンの時の光が赤方偏移してマイクロ波になって宇宙に満ちているという考え方
（３）ビッグバン軽元素合成
宇宙にある元素の中で、ほとんどを占める水素とヘリウムの比率が、ビッグバンの時に作られたとすると、現
在の比率とぴったり合うという考え方
＜参考文献＞http://www5f.biglobe.ne.jp/~kareno/zatudan/utyuurontuika/biggunogaiyou.htm より参照
変化球のメカニズム
学籍番号 １５RR038
名前
平野 理
野球やサッカーを見るとき一度は、「変化球」という言葉を耳にしたことがあるだろう。
では、何気なく使われる変化球とはどのような仕組みで曲がったり、落ちたりするのだろうか。
・変化球
放たれたボールから見た空気の流れとボールの回転方向が一致している側では、空気の流れがボールから離れる
場所が後ろにずれる。反対側と空気の流れが離れる場所に差が生じるため、ボールはこの反作用を受ける。この反
作用をマグナス力という。スポーツ選手たちはボールの握りや、回転速度、回転軸などを操り、このマグナス力の大き
さや向きを変えることで、さまざまな変化球をつくりだしている。
・直球
直球(ストレート)はボールを放つときバックスピンをかけるボールである。バッックスピンがかかることによってマグナ
ス力が上向きにかかり、重力をある程度打ち消すことによって、真っ直ぐな軌道が生じるというしくみだ。漫画で浮き
上がるボールなどが描かれているが、理論上ではこの上向きのマグナス力が重力より大きくなると実現することは可
能である。
・無回転
まれに無回転ボールが放たれることがあるが、このボールにはマグナス力がはたらかないため、ボールの縫い目
の角度によって、受ける空気の軌道が変わり、変化する。放った本人もどのように変化するかわからないため魔球と
呼ばれることもある。
色の変化するアロマキャンドルを作る
S15rb001 分子生物学科 安藤智宏
目的の理由
まず初めに、一般的なアロマキャンドルとは、火をつけると香りのでるロウソクであり、
使うことで疲労回復やストレス解消などリラクゼーション効果があるとされるが
リラクゼーション効果を高めたいのなら火の色そのものも青色や緑色に変化すれば
効果が高いのではと思った。
花火の「星」
コア
黄色く燃焼する火薬
次に火の色を変える仕組みを考えた。火の色の変わるものに花火がある
花火の色が変化するのは「星」と呼ばれる玉の中のコアの外側に二層で違う色に燃える
火薬がついているため色が変化する、同じようにロウに特定の炎色反応を起こす元素を
加え、それを二重にすれば色の変わるロウソクができるのではないかと考えた
考えられるロウソク
赤く燃焼する火薬
緑の炎色反応を示すロウ
青の炎色反応を示すロウ
最後に炎色反応の仕組みについて調べた 試料を高温で熱すると原子の中の電子は、熱エネルギーを吸収して高いエネルギー状態になる。それが
再び元の安定な状態に戻るときに、その差分のエネルギーを電磁波などの形で発生させる。原子の種類により発光するエネルギーの量が決まっているため、
そのエネルギーの差を色の違いとして認識し、色のついた火のように見える。また、炎色反応が見られる元素は限られており発光する電磁波が可視光である
場合にのみ見ることができる。
つまり炎色反応を起こすためには高温にする必要がある。ガスバーナーの表面の温度は1800度であり、ロウソクの火は1500～1100度
であるため成功させるにはガスバーナーと同じ温度になればよい。
そこでマグネシウムリボンをロウの中に加える方法を考えた。マグネシウムリボンは燃焼により2200度にもなるのでロウソクでもガスバーナー
以上の温度となるそして、ロウの溶ける温度は70度、マグネシウムの融点は620度なのでロウソクの火によってマグネシウムリボンは融解し発火
する。
マグネシウムリボン
このことから、ロウソクのロウにマグネシウムと変えたい色（黄色ならナトリウム、青緑色なら銅など）の元素を加え、ロウを二段にして火をつければ、は
じめはロウが溶けるため赤い炎を発光するがしばらくするとマグネシウムリボンの融点以上となりマグネシウムが融解する。それによりマグネシウムの
燃焼が起きて火の温度が1800度を超え、ガスバーナーと同じ温度となる。それによりロウに含まれていた原子が炎色反応を起こし色のついたロウソク
ができるロウが溶けて二層目のロウが溶け始めると、今度は火の色が変化し、火の色の変わるアロマキャンドルが出来ると考えられる。
生物の進化
理学部分子生物学科富田あけみ
• 現在地球上には諸説あるが百万を優に超える生物種が存在する。生物はどのようにして発展してきた
のだろうか？
• 生物が誕生したのは約３８億年前！
生物は長い時間をかけて進化してきた。各々環境に適応していくうちに、多様な生物が誕生した。ここで、進化に関する説を紹介する。
説１ 自然選択
ここで例としてキリンを挙げる。キリンはもともとは首の長い生物ではなかったが、食物である木の葉が不足したときにより高い場所にある葉を食べるこ
とのできた首の長い個体は生き残り、そうでなかった個体は死滅した。首の長いキリンは次代を生み出し、その結果首を長くする遺伝子が代を重ねるごと
に受け継がれキリンは首の長い生物へと進化したのである。これはダーウィンが提唱した自然選択説と呼ばれる。
説２ ハーディー・ワインベルクの法則
①集団の個体数が多い ②集団内への移入や集団外への移出がない ③突然変異が起こらない ④自然選択が行われない
⑤交配が自由に行われる の５つがすべて満たされるとき、進化は起こらない。反対に、進化が起きたということは、これらのうち少なくとも１つが成立しな
かったことになる。
説３ 中立説
自然選択に関与しない有利でも不利でもない遺伝子の場合は、その蓄積が偶然の機会を通じて集団中に広がり、進化につながる。生存に有利な個体
だけが生き残るのではなく、中立的な遺伝子が進化に深く関わっているとする説。木村資生による。
＜参考文献＞
秀文堂『生物図説』２０１２年２月発行
東京書籍『生物』平成２５年２月発行
人工甘味料アスパルテームについて
15RC017 理学部基礎化学科
アスパルテーム
篠原優太
アスパルテームとは人工甘味料の一種であり、右図の
化学式で表されるL-アスパラギン酸とL-フェニルアラニ
ンというアミノ酸が縮合したL-アスパルチル-L-フェニル
アラニンのメチルエステルです。
アスパルテームは清涼飲料水やガム、あめ、チョコ
レートなど様々な飲食物に使用されていて、特にダイ
エット食品に多く使用されます。
何故アスパルテームがダイエット食品に使用されるか
というと、アスパルテームはカロリーは砂糖と同じくら
いだが、甘味度が砂糖の約２００倍あるため砂糖を使用
するよりも少ない量つまり少ないカロリーで高い甘味を
得られるためです。
しかし、アスパルテームは体内で分解されると有毒な
メタノールを出したり、動物実験でアスパルテームを与
え続けると白血病やリンパ腫を引き起こす可能性がある
という結果も出ています。
低カロリーだからと言ってむやみにアスパルテームを
摂取しすぎず、天然の糖分摂取する方がいいかもしれま
せん。
フォトクロミズム
15RC024 上田凪沙
１.フォトクロミズムとは
フォトクロミズムとは、光を照射することによって物質の色が可逆的に変化する現象のことである。
フォトクロミズムを示す分子のことをフォトクロミック分子と呼び、例として、ジアリールエテン、アゾベンゼン、スピロピランな
どが挙げられる。
また、フォトクロミック分子には大きく分けて２つの種類がある。
ある種のフォトクロミック分子は、完全に光だけによって反応が進むが(T型フォトクロミック分子）光の他に熱によっても反応
が進行する分子（P型フォトクロミック分子）もある。
P型フォトクロミック分子の１つであるスピロピラン（1,3,3-ﾄﾘﾒﾁﾙ
ｲﾝﾄﾞﾘﾉ-6´-ﾆﾄﾛﾍﾞﾝｿﾞﾋﾟﾘﾛｽﾋﾟﾗﾝ）の反応は右図のようになってい
る。
スピロピランに紫外線を照射することで、C-O結合が切れて、開
環構造のメロシアニンという異性体となる。このとき無色から着
色状態へと変化する。また、メロシアニンに可視光線または熱を
与えると、元の閉環構造となり、色も退色する。
２.応用例
（画像：http://blog-imgs41.fc2.com/c/y/c/cyclekintarou/ogk-ordina-d.jpg）
フォトクロミズムを応用した製品の代表例の１つは調光サングラスである。（左写真）
これは、室内や夜は透明なレンズの眼鏡であるが、昼間に太陽による紫外線を吸収
すると、レンズが着色し、サングラスになるという製品である。
この他にも、光による可逆的な反応を生かし、情報を記録したり削除したりできること
から、記録媒体にも応用されている。
ポロニウム（Po）について
15RC043 成田 悠星
ポロニウムとは周期表の８４番目に位置する元素である(６周期 １６族)。これはキュリー夫妻によって発見された
元素で、マリーキュリーはポロニウムとラジウムを発見したことでノーベル化学賞を受賞した。質量数は187から227
まで41の同位体があるが、天然に主に存在するのは質量数210のものである。この元素は環境中に極めて低濃度
で存在する放射性元素であり、高い毒性を持つ。ポロニウムは崩壊する際ほぼα線しか出さないため体外にある場
合は皮膚を透過しないが、体内にあると周りの細胞に多大な影響を与える。また半減期は138.4日と短いために放
射能毒性が強い。この毒性の強さは、シアン化水素の1万倍以上で既知の物資の中で最も毒性の強い物質の1つ
である。ヒトの致死量は１０μg以下と推定される。摂取すると肝臓に蓄積され骨髄や胃腸、中枢神経系にも影響を
与える。
ポロニウムには猛毒以外にも特徴がある。約50度で揮発し、ガラスに付着しやすいという性質がある。また、α粒子
の効果についての研究や放射線検出器の校正、他にも有効な熱源であり、さらにはベリリウムと混合することで小
型の中性子源を生成する。
たばこに蓄積されやすいという性質ももつ。土壌中の粘土鉱物や有機物に吸着されるが、特にたばこの根を通して
葉に蓄積されやすく、空気中のポロニウム元素も葉の腺毛という細かな毛によって吸着される。喫煙者は極微量で
はあるが、体内に取り込んでいるかもしれないということになる。
史上最高の精度の時計
正確な時計とはどのぐらい性格なのだろうか。自分たちのクオーツ時計を考えるとその精度
は、大体6桁～7桁程度である。これは、100万秒～1000万秒につき、1秒ずれることを表しま
す。かなり高精度のように思われるが、100万秒はたったの11日半でしかない。
このようにずれた時間を直すために使われるのが正確な時間を決めている原子時計である。
「秒は、セシウム133の原子の基底状態の二つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の周期
の91億9263万1770倍の継続時間である」と定義されている。具体的には1秒の基準となって
いるセシウムの共鳴周波数は、9,192,631,770Hzである。この周波数にぴったり合ったマイク
ロ波を浴びたときだけ、セシウム原子のエネルギー状態がわずかながら高くなる（「励起」
と呼ぶ）。共鳴周波数は一定不変なので、励起しない場合は、周波数が間違っているという
ことになり、言い換えれば、セシウム原子が励起したならそのマイクロ波の周波数は
9,192,631,770Hzである、と証明できる。
つまり原子時計とは、マイクロ波の周波数を確認することで、1秒の長さを決めるものなの
である。原子時計というのも実は通称で、正式名称は「原子周波数標準器」といい、そのた
め、原子時計には文字盤が必要ない。
出典 Copyright © National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
（AIST）. All rights reserved.
15RP032
柴田拓巳
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