中高生と“いのちの不思議”を考える─生命科学DOKIDOKI研究室

故郷の DOKIDOKI星から 届いた手紙を読む ドッキンです へえ～ ぼくが書いた 地球レポートが 本になったんだ～ ママが焼いてくれた お祝いのケーキの においがする！ パーティに 参加してくれた 人たちのようすも 伝わってくるよ～ ハァ～ ドキドキ する～！ えっ…… もしかして その手紙って においがついて いるの!? そうだよ！ ぼくの星では こうやって 文字とにおいで たくさんの情報の やりとりをして いるんだ～！ なにも におわない けど…… えっウソ～!? もしかして 地球のヒトには このにおい わからないの!?

「においの研究」には いろいろな方法が ありますが…… 私たちは その中でも特に さまざまな動物の 「嗅覚受容体遺伝子」 について調べています 新村 芳人 先生 にいむら　よしひと 宮崎大学 農学部獣医学科 獣医遺伝情報学研究室 「嗅覚受容体」 「遺伝子」 いったいどんな ものなのかな？ じつは こんなことが ありまして…… なるほど… においの感じ方や 嗅覚の感度には 個人差がありますし… あとは動物によって 「わかるにおい」 「わからないにおい」 があるのはその通り だと思いますよ！ ええ～っ やっぱり ですか！ ドキドキ する～！

そもそもなんですが 「におい」って 何なんでしょう？ 私たちが感じている においの実体は そのもととなる物から発せられて 空気中を漂う「分子」です これが 鼻の中に入り込み 「嗅覚受容体」と 結びつくと あっ… においがする …と 感じられる わけです におい分子を キャッチする 嗅上皮（きゅうじょうひ）に 嗅神経細胞が びっしり 並んでいて… 嗅覚受容体が におい分子と 結合すると… その情報が 電気信号に変換されて におい情報を 統合する嗅球へと 伝わっていきます におい分子 嗅球 嗅神経細胞 嗅覚受容体

嗅覚受容体を つくりだす遺伝子は 1991年に発見され 2004年のノーベル生理学・医学賞に 選ばれています リチャード・アクセル博士とリンダ・バック博士 ヒトの嗅覚受容体は 約400種類ありますが 400種類のにおいしか 受け取れないという わけではありません たとえば こんな形の分子と それを受け止める 嗅覚受容体がある と考えてみます いろいろな形の 嗅覚受容体と におい分子が あるので そこには たくさんの 組み合わせが あり…… 何万種類もの においを感じられるように なっているというわけです いろいろな 分子 嗅覚受容体 受容体はにおい分子の 構造のどこか一部だけを 認識するようになって いるんだね!

どんな動物がどれくらい 嗅覚受容体を持って いるのでしょうか… 私たちの研究グループでは さまざまな動物のゲノム配列から 「嗅覚受容体遺伝子」をさがし 比較してみました アフリカゾウのゲノムには これまでに報告された どの動物よりも多い 約2,000個もの 嗅覚受容体遺伝子が あることがわかりました 「鼻がいい」と よく言われるイヌは 約800個 私たちヒトは 約400個です ミンククジラ60 アフリカゾウ1948 ハンドウイルカ12 オポッサム1188 マーモセット361 オランウータン293 アカゲザル350 チンパンジー397 ウシ1186 ウマ1066 ヒト398 イヌ811 モルモット796 ラット1207 マウス1130 カモノハシ265

ときどき 「鼻がいいのは どの動物ですか」 質問されることが あるのですが… ゾウ 「微妙なにおいを かぎ分ける ことができる （識別能力が高い） イヌ 「においの元が 少なくても 感じ取ることができる」 （感度がいい） というような 違いがあります 嗅覚受容体遺伝子が 何個あるから どっちが何倍 鼻がいい！ みたいな 単純な比べかたは できないんですね～ 「鼻のきかない動物」 の例としては イルカがいます イルカはにおいも味も 全然わかっていないようですが 音波の反射で物の位置がわかる能力で 自分の周囲のようすをとらえています 漫画の第9話に 「エコーロケーション」の回があります どんなにおいを 感じる必要があるのか？ 他の感覚と比べて においがどれくらい 重要なのか？ これによって その動物がどんな場所で どうやって生きているかが わかってきます

嗅覚受容体遺伝子を くわしく調べると 昔ははたらいていたのに 現在はそのはたらきを なくしてしまった 遺伝子の残骸がたくさん みつかってきました そのような 遺伝子の残骸を 「偽遺伝子」 と呼びます 生きていく上で 嗅覚が重要な動物は その機能をより増やして いきますが 視覚や聴覚に 頼るようになると 嗅覚がそんなに 必要ではなくなる ということもあります 嗅覚受容体遺伝子の 数や機能を調べたり 他の動物と比較することで いつ頃そのような 進化や退化が起きたのか…… どのような環境で どのように生きていたのかを 推定できるというわけです えーっ！ 実際には見に行けない 過去のことなのに 遺伝子を見ることで わかっちゃうの!? ドキドキ するね～！

「遺伝子を調べる」 っていうのは 実際にはどんなことを しているんですか？ 細胞の中心の核に染色体があり それを構成しているのがDNAです DNAは デオキシリボ核酸の略で 4種類の「塩基」が 二重らせん構造をつくって 無数に結合したものです 細胞 核 染色体 DNA 塩基 ４種類の塩基が どのような順番で 並んでいるのか… その「塩基配列」は シーケンサーという装置で 読み取ることができます 決定された塩基配列は 「公的データベース」に 登録される決まりで これは誰でもアクセス することができます EMBL DDBJ Gen Bank 調べたいことがある人は データベースにアクセスして この中から目当ての配列を 見つけます たとえば研究者が 新しい遺伝子を見つけたとき その遺伝子と似た配列をもつ 遺伝子があるかどうかを 調べたりします データベースには 膨大な量の データがありますが コンピュータが ものすごい速さで こなしてくれます このような 情報科学の力で生命科学にせまる 「バイオインフォマティクス」 という研究分野は 1990年代頃から発展してきました

先生はどうやって このような研究を 始められたの ですか？ 先生はどうやって このような研究を 始められたの ですか？ 1995年 大学院生のとき インフルエンザ菌の 全ゲノム塩基配列が 決定され… これはある生物の すべての遺伝情報を解読した 最初の報告でした コンピュータで 生命が理解できる ようになったのです もともと物理学出身で ものごとを統一的に理解する方法で 研究をしたいと思っていたので これはすごいと感じ… 2002年から アメリカに留学して 「嗅覚受容体」と いうテーマに出会い 研究を始めました ゲノムと嗅覚の研究は データがたくさんあるのに 取り組む人が足りていません インターネットにつながった コンピュータ１台と アイデアがあれば 誰でもできるので ぜひ挑戦してほしいです！

「におい分子」が「嗅覚受容体」に結びついて 脳に信号が伝わることで 「においを感じる」んだって！ 動物によって「わかるにおい」「わからないにおい」 感じる能力の違いがあるらしい。 それは個人によっても違いがあるらしい。 どの動物がどれくらい 「嗅覚受容体遺伝子」を持っているのかを調べると その動物が進化の過程で どんなふうに生きていたのかがわかるらしい。 DNAの塩基配列をコンピュータで調べるなどの 「バイオインフォマティクス」 っていう研究のやりかたがあるらしい。 どんなことを調べるかはアイデア次第だ。 レポート完成！ じゃあ においをつけて 送るよ！ そうやって 情報をくっつけて いたのか…！ 知らなかった！ 地球のようすが 故郷のみんなに 伝わるといいな～ ドッキンレポートを 送信して 今回の調査…終了！