科学

ATMキナーゼ欠損によるがんを患う患者、すなわち一部の乳がん、肺がん、血液悪性腫瘍を含むグループにとって、治療環境は苛立たしいパラドックスに特徴づけられてきた。ATM欠損腫瘍は、トポイソメラーゼI阻害剤やPARP阻害剤を含む特定の種類の化学療法や標的薬剤に本質的に感受性がある。しかし、これらの腫瘍の一部は最終的に耐性を獲得し、明確な分子的説明はない。 7月4日にNature Communicationsに掲載された、ペンシルベニア大学とワシントン大学セントルイス校の研究者らによる研究は、このパラドックスの背後にあるメカニズムを特定し、それによってATM欠損がんが治療に応じて生存するか死滅するかを決定する分子スイッチを明らかにしている。 原因はBRCA1-A複合体であり、これはよく知られた腫瘍抑制因子BRCA1と相互作用する多タンパク質集合体である。ATM欠損細胞では、BRCA1-Aが損傷した複製フォーク（細胞分裂中にDNAが複製されるY字型構造）に制限的なクロマチン状態を強制することが研究で示されている。この制限的な状態は、複製機構がフォークリバーサルと呼ばれるプロセスを実行するのを防ぐ。これは通常、細胞が損傷したDNAを修復して生存することを可能にする防御的な操作である。 「BRCA1-Aが損傷した複製フォークでゲートキーパーとして機能することを発見しました」と、ペンシルベニア大学ペレルマン医学大学院のがん生物学教授である上席著者のRoger A. Greenberg氏は述べた。「ATMが欠損または阻害されると、BRCA1-Aはフォークを脆弱な構成にロックします。BRCA1-Aを取り除くと、フォークは反転し、損傷を修復し、細胞は生存します。」 メカニズムの詳細 この発見は一連の分子事象に基づいている。ATMが阻害されると（遺伝子が変異しているか、薬剤がその活性をブロックするため）、細胞はSUMO（低分子ユビキチン関連修飾因子）とユビキチンの複合シグナル伝達カスケードを誘発する。これらの修飾がBRCA1-A複合体を複製フォーク損傷部位にリクルートする。 フォークに到達すると、BRCA1-AはヌクレアーゼやヘリカーゼがDNAにアクセスする能力を制限する。これにより、Greenberg氏が「制限的クロマチン状態」と表現する状態、すなわちコンパクトでヌクレアーゼ耐性があり、フォークリバーサルに必要な構造的リモデリングを受けることができない状態が作られる。 フォークリバーサルがないと、複製フォークは不可逆的に停止する。フォークの一本鎖DNAはイリノテカンやトポテカンのようなトポイソメラーゼI阻害剤の基質となり、崩壊したフォークはPARP阻害剤が利用する種類のDNA損傷を生成する。細胞はこれらの薬剤に非常に敏感になる。 しかし、BRCA1-A複合体が変異、欠失、またはエピジェネティックなサイレンシングによって欠落または機能不全に陥っている場合、損傷したフォークのクロマチンはアクセス可能なままである。ヌクレアーゼが侵入でき、切除が起こり、フォークリバーサルは正常に進行する。細胞は損傷を修復し、薬剤耐性になる。 研究者らは電子顕微鏡を使用してこれを直接実証した。BRCA1-Aが無傷のATM阻害細胞では、複製フォークは圧倒的に停止した非反転構成であった。BRCA1-Aがノックアウトされた細胞では、同じATM阻害バックグラウンドで豊富なフォークリバーサルが見られ、防御機構が回復していた。 臨床的意義 この発見は即座にトランスレーショナルな関連性を持つ。ATMはがんにおいて最も一般的に変異しているDNA損傷応答遺伝子の一つであり、機能喪失変異は乳がんの最大10％、肺腺がんの15％、およびT細胞前リンパ球性白血病の有意な割合で見られる。これらの腫瘍はしばしばDNA損傷剤で治療されるが、反応は様々である。 この研究は、BRCA1-Aの状態（複合体が無傷か破壊されているか）が、どのATM欠損腫瘍がトポイソメラーゼI阻害剤やPARP阻害剤に反応し、どれが耐性かを予測できる可能性があることを示唆している。 「これはテストするバイオマーカー仮説を与えてくれます」と、Greenberg研究室の博士研究員である筆頭著者のArindam Datta氏は述べた。「腫瘍がATM欠損でありながらBRCA1-A複合体も破壊されている場合、これらの薬剤に耐性になると予測されます。フォークリバーサルメカニズムは無傷です。しかしBRCA1-Aが機能している場合、腫瘍は感受性を示すはずです。」 耐性経路自体、すなわちBRCA1-Aの喪失とXRCC4/リガーゼ4を介した代替末端結合の組み合わせは、PARPまたはトポI阻害剤を非相同末端結合をブロックする薬剤と組み合わせることで耐性を克服できる可能性を示唆している。著者らは、BRCA1-AまたはXRCC4/リガーゼ4のいずれかの喪失がATM欠損細胞で耐性を付与するのに十分であることを実証し、潜在的な併用戦略を示唆している。 より広い原則 臨床的意義を超えて、この研究は複製フォークにおいて細胞がDNA修復経路の選択をどのようにバランスさせるかについてのより広い原則を明らかにしている。フォークリバーサルとフォーク切除は競合する結果であり、細胞はどの経路を取るかを選択しなければならない。BRCA1-Aはその選択の重要な決定要因として浮上し、フォークを特定の種類の化学療法に対して脆弱にする制限的で非反転の状態にバランスを傾ける。 この選択がクロマチンのアクセシビリティによって調節されているという事実は、単に修復酵素の有無だけでなく、損傷部位でのDNAの物理的状態が修復タンパク質自体と同じくらい重要であるという証拠の増加に加わる。 「私たちはDNA修復を、どの酵素が存在するかの問題と考えがちですが、これは酵素がDNAに到達できるかどうかが同様に重要であることを示しています」とGreenberg氏は述べた。「BRCA1-Aはアクセスを制御します。それが存在するとき、フォークはロックされています。それがなくなると、フォークは開かれます。」 雅子 訳 Source: Datta A, Jackson J, Morozov YI, Qiu J, Vindigni A, Greenberg RA. The BRCA1-A complex restricts replication fork reversal-dependent DNA repair in ATM deficient cells. Nature Communications (2026). DOI: […]

ケンブリッジシャーにあるウェルカム・サンガー研究所の入り口付近で、ポスドク研究員のウィトルド・モレクがレンガと火打ち石の壁のそばにひざまずき、地衣類を封筒にこすり落としている。その地衣類の中には、肉眼では見えないが、クマムシがいる。クマムシは時に「水のクマ」と呼ばれる微小動物で、宇宙の真空、沸騰する熱、極度の寒さ、人間のDNAを粉砕する放射線に耐える能力で有名である。 モレクは、7万種のゲノム配列を解読することを目指す、マーク・ブラクスター教授が率いる野心的なプロジェクト、Tree of Lifeプログラムのために標本を収集している。このプログラムは、世界的なアース・バイオゲノム・プロジェクトの一部であり、すでに週に48のゲノムを配列決定している。これは、ブラクスターが最初の25年のキャリア全体で配列決定した18のゲノムから驚くべき加速である。 「知れば知るほど、より多くの疑問が湧いてきます。これは終わりのない物語です」とモレクはガーディアン紙に語った。 なぜクマムシなのか クマムシはガーディアン紙主催の2025年度「今年の無脊椎動物」コンテストで優勝し、ブラクスターのチームは公共参加プロジェクトとして優勝者のゲノム配列を提供することを提案した。しかしクマムシは単なる目玉商品ではない。そのゲノムはヒトゲノムの約30分の1の大きさであり、その驚くべき生存能力の遺伝的設計図を含んでいる。 「これらの小さな生物のゲノムの奥には、脱石油経済へ移行するにつれて非常に価値が高まると考えられるバイオテクノロジー応用が隠されています」とブラクスターは語った。 クマムシの遺伝学を理解することで、冷蔵が不要なワクチン、干ばつに強い作物、または宇宙飛行士のための放射線シールドが実現する可能性がある。クマムシは乾眠と呼ばれる状態に入り、パリパリの樽状に乾燥し、25分以内に水を得て生き返ることができる。クマムシの種によっては5億5000万年の進化の隔たりがあり、これはヒトと魚類の差よりも長い。 配列解読の課題 1匹のクマムシが持つDNAはわずか200～500ピコグラムである。従来の方法では、1000個体を集めてようやく十分な遺伝物質を得ることができたが、これは希少種には不可能だった。Tree of Lifeチームは、ピコグラム入力マルチモーダルシーケンシングと呼ばれる新しいプロトコルを開発し、200マイクロメートルのクマムシを手作業で破壊し、PCRを使用して1個体からDNA断片を増幅させている。 高品質のクマムシゲノム4種がすでに公開データベースにある。モレクはさらに14種を研究しており、冷凍庫では約50種のクマムシが配列解読を待っている。これまでに彼は英国リストにある50種のクマムシのうち約20種を収集している。 動物の95パーセント 無脊椎動物は地球上の動物種の約95パーセント、約130万種を占める。2018年に開始されたアース・バイオゲノム・プロジェクトは、約10年間で名前のついた真核生物180万種すべてのゲノム配列を解読することを目指しており、推定費用は47億ドルである。 「この地球上の生命のほとんどはクマムシのように小さいため、このゲノム配列決定への新しいアプローチは、あらゆる生命の配列決定への扉を開くことを約束します」とブラクスターは語った。 緊急性は生物多様性の危機によってもたらされている。2050年までに最大50パーセントの種が絶滅する可能性がある。ゲノム配列決定は生命のデジタルライブラリを創り出し、今世紀を生き残れないかもしれない種の遺伝情報を保存する。 2026年度「今年の無脊椎動物」コンテストの優勝者は8月17日に発表される。何が優勝しようとも、ブラクスターのチームは配列解読の準備を整えている。 雅子 訳

気温が上昇すると、植物は一連の形態的変化を示す。茎は伸長し、葉は立ち上がって薄くなり、開花が加速する。このプロセスは「温度形態形成（サーモモルフォジェネシス）」と呼ばれ、温暖化条件での生存に不可欠だが、制御不能になると有害となる。茎の過度な伸長は資源を浪費し、作物では倒伏のリスクを高める。 7月4日付でNature Communicationsに掲載された北京大学の研究者らによる研究は、植物がこの応答をどのように精密に調整しているかを明らかにした。Genji Qin率いるチームは、成長応答が温度シグナルに比例し、過小でも過大でもないことを保証する分子増幅回路を発見した。 フィードバックモジュール 温度形態形成の中心経路は長年知られてきた。高温により転写因子BZR1が核内に蓄積し、そこでマスター成長調節因子PIF4を活性化し、PIF4はオーキシン生合成と細胞伸長を促進する。オーキシンとブラシノステロイドはさらにBZR1を上方制御し、ポジティブフィードフォワードループを形成する。 ポジティブフィードフォワードループの問題は、一度作動するとシグナルが無限に増幅され暴走する傾向があることだ。植物におけるこのようなループの存在は研究者らを長い間悩ませてきた。なぜなら、植物は温暖な温度でも制御不能に成長することは明らかにないからである。 北京大学のチームは現在、不足していたピースを提供している。それはBLH1（BEL1-LIKE HOMEODOMAIN転写因子）と呼ばれるネガティブフィードバック要素で、精密に調整されたブレーキとして機能する。 高温では、BZR1が直接BLH1の転写を抑制し、ブレーキを解除して成長を可能にする。しかしBLH1には二重の役割がある。PIF4プロモーターに結合してその転写を抑制し、さらにPIF4タンパク質と物理的に相互作用してその活性を阻害する。これにより二層の制動機構が形成され、ポジティブフィードフォワードループのオーバーシュートを防ぐ。 結果として、著者らが「分子増幅器」と呼ぶシステムが生まれる。温度シグナルが成長応答に増幅されるが、増幅率はBLH1フィードバック回路によって調整されるため、システムはオーバーシュートしない。 変異体からの証拠 BLH1を過剰発現する植物は熱に鈍感で、高温でも短い胚軸を示した。複数のBLHホモログを欠く高次変異体は過敏で、茎の伸長が誇張されていた。重要なことに、BLH1の過剰発現はBZR1活性亢進植物とPIF4過剰発現植物の両方における胚軸伸長表現型をレスキューし、BLH1がBZR1の下流かつPIF4の上流で機能することを確認した。 農業への応用 地球温暖化は高温イベントの頻度と強度を増加させ、世界中の作物収量を脅かしている。温度形態形成の分子メカニズムを理解することは、気候に強い作物の開発に不可欠である。 BZR1-BLH1-PIF4モジュールは、育種家やバイオテクノロジストに精密な標的を提供する。BLH1の発現を改変することで、茎の過度な伸長、資源の浪費、収量損失なしに、温暖化条件下で作物が最適な成長を維持できるよう、温度形態形成応答を調整できる可能性がある。 雅子 訳

嗅覚は「獣の感覚」と呼ばれてきた。研究者らによれば、19世紀にポール・ブローカが解任され、それが数十年にわたる科学の無視につながったという。しかし、新型コロナウイルス感染症のパンデミックで嗅覚を失った何百万人もの人々の経験が状況を変えた。 The Laryngscopeの2023年の調査によると、世界中で報告されている新型コロナウイルス感染症感染者数約7億8,000万人のうち、約60％が嗅覚喪失を経験している。 Ars Technica (Knowable Magazine から再刊) に掲載された Victoria Clayton の特集記事では、嗅覚喪失 (嗅覚の完全または部分的喪失) という新たな科学と、それが生活の質の不便さをはるかに超えたものであるという認識の高まりを追跡しています。 隠れた流行病 一般人口の最大22%が何らかの嗅覚障害を抱えていると記事は報じている。米国国民健康栄養調査のデータによると、アメリカ人の約 3 パーセントが完全な嗅覚脱失または重度の嗅覚低下を患っており、年齢とともに急激に増加しており、40 ～ 49 歳では 4 パーセント、60 ～ 69 歳では 13 パーセント、80 歳以上では 39 パーセントとなっています。すべての年齢において、男性は女性よりも多くの影響を受けます。 原因は驚くほど多様です。この記事には、アルコール依存症からジカウイルス、ギラン・バレー症候群に至るまで、嗅覚障害に関連する神経学的、身体的、先天的疾患139件が列挙されている。最も一般的な誘因は、ウイルス感染（新型コロナウイルス感染症を含むが、風邪も含む）、頭部外傷、アレルギー、副鼻腔感染症、神経変性疾患です。 嗅覚系の特有の脆弱性 嗅球（嗅覚信号の脳の最初の中継局）は頭蓋骨の基部に直接位置しているため、頭部外傷、ウイルスの侵入、環境毒素による損傷に対して独特の脆弱性を持っています。しかし、これらは生涯を通じて新しいニューロンを生成する数少ない成人の脳領域でもあります。この神経可塑性は治療の機会を提供します。 最も証拠に裏付けられた介入は嗅覚トレーニングです。4 つの香り (通常はレモン、バラ、クローブ、ユーカリ) を 1 日 2 回、12 ～ 16 週間嗅ぎます。 2024年のメタ分析では、トレーニングによる「顕著で統計的に有意なプラスの効果」が認められ、患者の約30パーセントが臨床的に意味のある改善を示したという。ステロイド副鼻腔洗浄剤を追加すると、改善率は約 50% に上昇します。 トレーニングには嗅覚以外にもメリットがあります。 55 歳以上の成人では、言語の意味上の流暢さと作業記憶を改善し、抑うつ症状を軽減することが示されています。 新たな治療環境 より高度な治療法が開発中です。スタンフォード大学のザラ・パテル博士は、鼻腔への多血小板血漿（PRP）注射の臨床試験を実施している。 2026年1月の報告では、2週間の経頭蓋電気刺激後に患者の63パーセントが完全回復に達したことが判明した。研究者らはまた、迷走神経の刺激や、さらに将来的には嗅覚インプラントの研究も行っている。 「（治療を受けずに）長く続けるほど、何かの恩恵を受ける可能性は低くなります」とパテル氏は記事に語った。 […]

NASAのパーサヴィアランス探査車が、ジェゼロクレーターの底にある泥岩の中に豊富な複雑な有機炭素を検出した, ゲイルクレーター以外では火星で最も確かな有機物の検出である。6月24日に『Science Advances』に掲載され、今週Ars Technicaが報じたこの発見は、有望であると同時に結論が出ていない。炭素は古代微生物の残骸である可能性もあれば、まったく非生物的なプロセスで形成された可能性もある。 検出は、パーサヴィアランスのロボットアームに搭載されたSHERLOC（Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals）装置によって行われた。SHERLOCは深紫外共鳴ラマン分光法を用いて、100万分の1という低濃度の有機化合物を識別する。 対象は、ネレトヴァ・ヴァリス（Neretva Vallis）のブライトエンジェル露頭にある、非公式に「チェアヴァ・フォールズ（Cheyava Falls）」と名付けられた泥岩であった, かつてジェゼロクレーターの湖に流れ込んでいた古代の川の水路である。パーサヴィアランスは岩石の表面を研磨し、高分子炭素（MMC）, 還元された炭素原子の固体架橋ネットワーク, を発見した。 「チェアヴァ・フォールズの岩石の、塵は除去されたがそれ以外は未処理の表面での高分子炭素の検出は、火星表面における有機物の最も浅い深度での検出を表しています」と、NASAジェット推進研究所のSHERLOC副主任研究員で本研究の共同筆頭著者であるカイル・ウッカート氏は述べた。 数百の検出 SHERLOCチームは3つの岩石にわたる4つのターゲットを分析し、数百ものMMC検出を確認した。炭素はあるターゲットでは炭酸塩鉱物と、別のターゲットでは硫酸塩鉱物と関連しており、少なくとも2つの別個の定着イベント, 古代の湖に堆積物が堆積した際の初期沈着と、その後流体が岩石中を移動した際の変質, を示唆している。 これは、NASAのキュリオシティ探査車が以前に有機物を発見したゲイルクレーター以外の火星泥岩における、高分子炭素の初検出である。2つの地点は3,500キロメートル（2,200マイル）以上離れており、複雑な有機化合物が古代火星に広く分布していたことを示唆している。 「火星の居住可能性にとって励みになります」と惑星科学研究所のアシュリー・マーフィー共同筆頭著者は述べた。「これは、数十億年前、有機物は局所的に存在しただけでなく、火星の古代の湖や河川でより広く利用可能であった可能性があることを示しています。」 生命か否か？ ラマン分光法だけでは、有機炭素が生物由来かどうかを判断できない。チェアヴァ・フォールズの炭素のGバンドパラメータは、生物起源の参照値（微生物マット、石炭、ケロジェン）と非生物起源の参照値（隕石、熱水岩、火星隕石ALH 84001）の両方と重なっている。 「パーサヴィアランス探査車のペイロードは、有機化合物が生物学的プロセスと非生物学的プロセスのどちらに由来するかを評価することはできません」とウッカート氏は述べた。「この研究で記述された有機炭素に生物学が何らかの役割を果たしたとは言えません。」 チェアヴァ・フォールズは、2025年にその「ヒョウの斑点」, 地球上では典型的には微生物代謝によって形成されるリン酸鉄鉱物の縁取り, で話題になった同じ岩石である。炭素検出と合わせて、この岩石は、科学者たちがこれまでに収集された過去の火星生命の最も強力な状況証拠のコレクションの1つと評するものを保持している。しかし状況証拠は証明ではない。 サンプルリターン問題 パーサヴィアランスは、30サンプルコレクションの一部として、チェアヴァ・フォールズから「サファイアキャニオン」と名付けられたコアサンプルをキャッシュしている。しかし、2026年1月に議会によって火星サンプルリターン計画が中止されたため、現在これらのサンプルを回収するための資金計画は存在しない。炭素が生物由来かどうかを判断するには、地球ベースの機器, 炭素同位体比のための二次イオン質量分析、および微細組織解析のための高分解能電子顕微鏡, が必要であり、これらは探査車用に小型化することはできない。 「火星上の有機物の存在は、必ずしも生物学的プロセスを意味するわけではありません」とウッカート氏は述べた。しかし、もし炭素が生物由来であれば、それは地球外生命の最初の証拠となる。もし非生物由来であれば、生命なしで複雑な有機化学がどのように機能するかの理解を深めることになる。どちらの答えも変革的である。 雅子 訳

脳は、新しいものを見てから数分以内に起こる急速な適応と、数日かけて徐々に蓄積され安定した認識に至る緩やかな強化という、2つの非常に異なる速度で馴染みのある物体を認識することを学習する。7月4日にNature Communicationsに掲載された研究は、これら2つの時間スケールが霊長類の視覚皮質において根本的に異なるメカニズムによって駆動されていることを示しており、システム神経科学における長年の疑問に決着をつけるものである。 この研究は、シカゴ大学のKrithika Mohan、Ulisses Pereira-Obilinovic、David Freedmanと、デューク大学のNicolas Brunelによって行われ、馴化学習課題を遂行する2匹のアカゲザルの下側頭葉（IT）皮質から電気生理学的記録を用いた。IT皮質は視覚物体認識を担う脳領域である。 2つの時間スケール、2つのメカニズム 研究者らは、単一の実験セッション内（数分）および複数セッション間（数日）の両方でIT皮質の神経発火活動を追跡した。その結果、2つの時間スケールでの馴化学習は異なる神経シグネチャを生成し、異なる基礎的可塑性ルールを示唆していることがわかった。 高速の時間スケールでは、単一セッション内で、繰り返し刺激に対する神経反応は急速な減衰を示し、それに伴って自発活動の上昇が見られた。低速の時間スケールでは、セッションを越えて、刺激がより馴染み深くなるにつれて平均的な神経反応は徐々に減少した。 研究チームは、神経データから推論された可塑性ルールを備えたリカレントニューラルネットワークモデルを使用した。モデルは、両方のタイプの可塑性（緩やかな長期変化のためのシナプス可塑性と、急速な短期適応のための内在的可塑性（ニューロン自体の電気的興奮性の変化））が含まれた場合にのみ、観察されたダイナミクスを再現することに成功した。 この二重メカニズムの枠組みは、先行研究における矛盾する結果を調和させる。いくつかの初期の研究では、刺激が馴染み深くなるにつれて神経発火が減少すると報告していたが、他の研究では活動の増加が見られた。新しい結果は、これらの一見矛盾する知見が、同じ皮質回路内で同時に動作する異なる時間スケールを反映していることを示している。 「多くの種類の学習において、私たちは異なる時間スケールで新しい情報に関与します」と研究者らは述べている。「この研究は、霊長類の脳が単一のより遅いプロセスではなく、それぞれがその時間スケールに適した並列メカニズムを使用していることを示しています。」 これらの発見は、即時の感覚経験がどのようにして持続可能な記憶に移行するのかを理解するための新たな枠組みを提供するものであり、これは認知神経科学における基本的な問いである。 雅子 訳

1776年7月4日、独立宣言が署名されたとき、知られている宇宙は小さかった。認識されていた惑星は5つ（水星、金星、火星、木星、土星）だった。地動説は確立されていた。天の川は空にかかるぼんやりとした帯であり、誰もが知る限り、その帯が宇宙のすべてだった。 250年後、私たちは銀河が何兆ものひとつであり、宇宙が138億年にわたって膨張し続けていること、そしてその内容の95％が目に見えないダークマターとダークエネルギーであり、私たちがようやく理解し始めたばかりであることを知っている。最初の視点から現在の視点への旅は、4つの概念革命の物語であり、それぞれがアメリカの科学によって主導されるか、大きく形作られてきた。 太陽：石炭から核融合へ 1863年、Scientific American は、太陽が燃える石炭の塊であるという驚くほど根強い考えを否定する記事を掲載した。数字はその概念を不合理にした。もし石炭なら、観測されるエネルギー放出率では太陽はわずか5000年しか持たないからだ。同誌は太陽の寿命を1億年から4億年と推定した。まだ短いが、正しい方向への一歩だった。 本当の答えは1920年、アーサー・エディントンが恒星は核融合によって動力を得ており、水素をヘリウムに変換していると示唆したときに来た。1938年、ハンス・ベーテは陽子-陽子連鎖反応とCNOサイクルという実際のメカニズムを解明した。太陽は燃えているのではなく、核融合していたのだ。その核融合により、太陽の寿命は数百万年ではなく、数十億年になる。 エーテル：すべてを変えたヌル結果 1887年7月、オハイオ州クリーブランドの地下室で、アルバート・マイケルソンとエドワード・モーリーは「科学史上最も重要なヌル結果」となった実験を行った。彼らは干渉計を構築し、仮説上の「光を伝えるエーテル」（空間を満たすとされていた invisible な媒体）に対する地球の運動方向に依存した光速の差を測定しようとした。 彼らはまったく差を発見しなかった。エーテルは存在しなかった。 このヌル結果は、1905年のアインシュタインの特殊相対性理論と1915年の一般相対性理論への道を開き、エーテルを空間、時間、重力のまったく新しい概念に置き換えた。アメリカの地で構想され実行されたマイケルソン・モーリー実験は、現代物理学が築かれた実験的基盤だった。 天の川とその先へ 1785年、ウィリアム・ハーシェルは天の川をマッピングし、太陽系を中心とする円盤状であると結論づけた。1918年、ハーロー・シャプレーは球状星団の観測を用いて、太陽系はまったく中心になく、約2万7000光年離れていることを示した。これはコペルニクスよりもさらに深刻な格下げだった。 しかし、既知の宇宙の最も劇的な拡大は1923年に起きた。エドウィン・ハッブルがカリフォルニアのウィルソン山天文台にある100インチ・フッカー望遠鏡を使用して、アンドロメダ星雲を撮像し、個々の星を分解したのである。その中にはケフェイド変光星も含まれており、距離の計算が可能になった。アンドロメダは少なくとも100万光年離れており（後に250万光年に修正）、天の川の境界をはるかに超えていた。それは別の銀河だった。 宇宙は想像を絶する規模で拡大した。天の川を超えるすべてのもの、すべての星雲、すべてのぼんやりとした光の斑点、は、今や別の星の島であると理解された。 膨張から加速へ 1929年、ハッブルは別の発見をした。銀河は私たちから遠ざかっており、遠ければ遠いほど速く後退していた。宇宙は膨張していた。アインシュタインは宇宙を静的モデルに保つために「宇宙定数」を導入したが、それを最大の失敗と呼んだ。 70年間、宇宙学者は膨張が重力の牽引で減速していると想定していた。1998年、アメリカの科学者（ソール・パールマッター、アダム・リース、ロバート・カーシュナー）が率いる2つの国際チームが、独立してその逆を発見した。膨張は加速していたのだ。何かが銀河を押し離していた。その未知の何かはダークエネルギーと名付けられた。 今日、ダークエネルギーとダークマターは合わせて宇宙の内容の95％を占めている。私たちは重力効果を通じてその存在を知っているが、それらが何であるかはわかっていない。 次の250年 2126年、アメリカ建国500周年のとき、視界はどうなっているだろうか？ハッブル宇宙望遠鏡、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、そして今後打ち上げられるナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡は、ダークマターとダークエネルギーの性質の解明をさらに推し進めると期待されている。過去250年のパターンが続くなら、答えは謙虚なものになるだろう。宇宙は私たちが考えるよりもさらに奇妙なのである。 雅子 訳 Sources Lea R. “Space science has come a long way since July 4, 1776. Here’s a look back at the saga.” Space.com, July 4, 2026. https://www.space.com/astronomy/space-science-has-come-a-long-way-since-july-4-1776-heres-a-look-back-at-the-saga

細胞が分裂するたびに、その全ゲノム（ヒトでは30億塩基対）はほぼ完全な忠実度で複製されなければならない。そのプロセスはDNAプリマーゼと呼ばれる酵素から始まり、DNAポリメラーゼがコピーを開始するために必要な短いRNAプライマーを合成する。プリマーゼ自体がどのようにして開始するかは長年の謎であった。既存の鎖から伸長する利点なしに、最初のジヌクレオチド結合を形成するために正確に2つのヌクレオチドを選択しなければならないからである。 7月3日にNature Communicationsに掲載されたETHチューリッヒとRWTHアーヘンの研究者らによる研究は、核磁気共鳴分光法を用いて原子レベルの詳細でその答えを明らかにした。このメカニズムは予期しない非対称性を含んでいる。最初のヌクレオチドが対合せずに待機している間に、2番目のヌクレオチドが鋳型認識を駆動する「セカンド・ファースト」の順序である。 この研究はETHチューリッヒのPengzhi Wu氏とFrederic Allain氏が主導し、古細菌Sulfolobus islandicusのpRN1プラスミド由来の最小限の耐熱性プリマーゼを研究対象とした。このプリマーゼは小型で単一サブユニットであり、高温でも安定であるため、構造解析に理想的なシステムである。 2段階アセンブリ DNAプリマーゼは、その補助ドメイン内でDNA鋳型と2つの開始ヌクレオチドを同時に結合する。重要な発見は、これら2つのヌクレオチドのうち最初は2番目のものだけが鋳型と塩基対形成することである。最初のヌクレオチドはこの段階では非対合のままで、タンパク質間相互作用によって保持される。 この非対合の最初のヌクレオチドは、鋳型塩基フリッピングと呼ばれるプロセスを引き起こす。鋳型鎖はその対向塩基を通常のらせんスタックから外れて結合ポケットへと回転させる。これはDNA修復酵素で見られるメカニズムに類似している。フリップされた塩基はリンカー相互作用に関与し、酵素に閉じたコンフォメーション変化を誘導する。 閉じた状態では、2番目のヌクレオチドが開始部位から伸長部位へ移動し、最初のヌクレオチドがついに開始部位で適切な塩基対を形成する。両方のヌクレオチドは、最初のホスホジエステル結合の触媒形成のために位置決めされる。 「これは触媒にコミットする前の組み込み型校正チェックポイントです」とこのメカニズムは示唆している。最初のヌクレオチドが所定の位置にロックされる前に2番目のヌクレオチドが正しく塩基対形成することを要求することで、プリマーゼは誤対合した最初の塩基による開始を回避する。 保存と意義 pRN1プリマーゼは古細菌の酵素であるが、このメカニズムは生命のドメイン全体で保存されていると考えられている。つまり、同じ「セカンド・ファースト」アセンブリがヒトのプリマーゼでもおそらく機能している。確認されれば、この発見は複製生物学の根本的な謎を解くことになる。すなわち、古典的な校正（3′-5’エキソヌクレアーゼ活性）が新生鎖がないために利用できない開始段階で、プリマーゼがどのようにして忠実性を達成するかという問題である。 構造の詳細はまた、宿主のプリマーゼを標的とせずに、病原体（ウイルス、細菌、寄生虫）のプライマー合成を阻害する阻害剤を設計する道を開く。合成生物学において、最小限のpRN1システムは、調整可能な開始特異性を持つ人工プリマーゼを工学設計するためのテンプレートを提供する。 翻訳者: 雅子

ラクナ梗塞は全虚血性脳卒中の約4分の1を占め、英国だけで年間約35,000件の症例がある。これらの小さな深部脳梗塞は、他のタイプの脳卒中と同様にアテローム性動脈硬化プラークの蓄積が原因であるという前提のもと、アスピリンやクロピドグレルなどの抗血小板薬で日常的に治療されている。 その前提は誤りかもしれない。 エディンバラ大学の研究者らがCirculationに発表した研究によると、ラクナ梗塞は脳に血液を供給する太い動脈の狭窄ではなく、脳の最も細い血管の内在性疾患：具体的には、細い血管が異常に拡張・延長・蛇行する「ドリコエクタシア」と呼ばれる状態：によって引き起こされることが明らかになった。 この発見は、抗血小板薬がラクナ梗塞の再発予防にほとんど効果がなかった理由を説明し、まったく異なる治療戦略の必要性を示している。 研究内容 エディンバラ大学臨床脳科学センターのジョアンナ・ウォードロー教授が率いる研究チームは、軽度脳卒中患者229人（平均年齢65.9歳）を対象に調査を実施した。このうち131人がラクナ梗塞を発症し、残りは他のタイプの軽度脳卒中を発症していた。全患者に対して詳細な脳画像検査を行い、大小の脳動脈の直径と状態を測定した。 従来の見解では、ラクナ梗塞は太い動脈の狭窄（少なくとも50%の狭窄）と関連すると予測される。しかしデータは逆を示した：太い動脈狭窄のある患者はラクナ梗塞の確率が低く（オッズ比0.49）、狭窄は危険因子ではなかった。 代わりに、最も強い予測因子は脳底動脈ドリコエクタシア（BADE）：脳の後部に血液を供給する主要血管である脳底動脈の異常な拡張：であった。BADEのある患者はラクナ梗塞を発症する可能性が4倍以上（オッズ比4.67）、新たな「無症候性」脳卒中を発症する可能性が2倍以上（オッズ比2.29）高く、1年間での白質損傷の進行リスクも高かった。 標準的な予防的抗血小板療法を受けていたにもかかわらず、4人に1人以上の参加者が研究中に新たな無症候性脳卒中を発症した。 異なる疾患メカニズム 結果は、著者らが「分節性細動脈の構造崩壊」と呼ぶもの：狭窄した動脈における血栓閉塞の問題ではなく、脳の微小血管の内在的な構造疾患：を指し示している。 「この研究は、ラクナ梗塞が太い動脈の脂肪性閉塞によって引き起こされるのではなく、脳自体の中の細い血管の疾患によって引き起こされるという強力な証拠を提供します」とウォードロー教授は述べた。「この区別を認識することは極めて重要です。なぜなら、従来の抗血小板薬などの治療がこのタイプの脳卒中に効果が低い理由を説明し、根底にある微小血管損傷を標的とした新しい治療法を開発する緊急の必要性を浮き彫りにするからです。」 このメカニズムは、細い血管壁の構造的完全性の崩壊：より大規模に生じると脳底動脈に動脈瘤様の拡張を引き起こすのと同じプロセス：を含んでいるようである。微小血管は構造が乱れ、漏出性となり、それらが栄養を供給する深部脳構造への血流を適切に調節できなくなる。 今後の展望 臨床試験はすでに進行中である。LACunar Intervention Trial 3（LACI-3）は、細い血管の機能に直接作用する2つの薬剤：血管を拡張するホスホジエステラーゼIII阻害薬シロスタゾールと、硝酸塩系血管拡張薬の一硝酸イソソルビド：を試験している。目標は脳を保護し、再発性脳卒中を減らし、ラクナ梗塞後によく見られる認知機能低下と認知症を予防することである。 「これらの知見は、非アテローム性の内在性微小血管病変がラクナ梗塞および大脳小血管疾患の主要メカニズムであることを支持しています」と著者らは記している。「メカニズムに特化した診断および治療戦略が正当化されます。」 英国だけで毎年約35,000人がラクナ梗塞を発症し、さらに何百万人もの人々が無症候性小血管疾患による認知機能低下のリスクを抱えて生活している中で、この根本的な原因の再定義は、将来的に彼らの診断と治療の方法を変える可能性がある。 脳卒中協会の政策部長メイヴァ・メイ氏は、より広い文脈を指摘した：「脳卒中研究は慢性的に資金不足であり、英国の総研究資金の1%未満しかこの疾患に充てられていません。しかし、これらの知見は研究の価値と、それが脳卒中患者の人生を変える可能性を示しています。」 雅子 訳

2025年11月12日、LIGO-Virgo-KAGRA重力波観測所はこれまでにない信号を検出した。S251112cmと命名されたこの合体は、チャープ質量が0.1から0.87太陽質量の間であり、通常の恒星質量ブラックホールのペアとするには軽すぎ、中性子星が関与する確率はわずか8%である。 The Astrophysical Journalに掲載された研究で、マイアミ大学の天体物理学者ニコ・カッペルーティとアルベルト・マガラッジャは、この信号が原始ブラックホールの最初の直接的な証拠である可能性があると主張している。原始ブラックホールは星の崩壊ではなく、ビッグバン後の最初の数分の1秒における密度ゆらぎから形成された天体である。彼らの主張が正しければ、これらの古代のブラックホールは、宇宙の暗黒物質のかなりの部分、場合によってはすべてを占める可能性がある。 「これはこれらのタイプのブラックホールが存在する非常に強力な証拠です」とカッペルーティは述べた。「しかし、決定的な確認を得るためには、もう一つ、あるいはさらに複数の同様の信号を検出する必要があります。」 何が異常なのか 恒星質量ブラックホールは超新星爆発における大質量星の崩壊から形成され、既知の最も軽いブラックホールは約3〜5太陽質量であり、下限は中性子星崩壊の物理学によって設定されている。チャープ質量が1太陽質量未満の合体には、従来の天体物理学的説明が存在しない。中性子星の合体は可能性としてあるが、S251112cmのベイズ分析では中性子星が関与する確率はわずか8%である。これらの天体は、恒星崩壊の質量閾値を下回るブラックホールであることはほぼ確実である。 この信号は3つのLVK検出器（LIGOハンフォード、LIGOリビングストン、Virgo）すべてで検出され、対数ベイズコヒーレンス係数は+6.1であり、これは真正な重力波イベントの強力な証拠である。誤警報率は約6.2年に1回である。推定距離は93±27メガパーセク（約3億300万光年）である。電磁波フォローアップ観測では信頼できるキロノバ対応天体は見つからず、ブラックホール同士の合体と一致している。 原始ブラックホールのケース 原始ブラックホールは、クォークが結合して陽子と中性子を形成したビッグバン後最初の数マイクロ秒の相転移であるQCD期に形成されたという仮説がある。この遷移の物理学は、初期宇宙の状態方程式を一時的に軟化させ、極度の密度を持つ領域が広大な質量範囲にわたって直接ブラックホールに崩壊することを可能にした。 カッペルーティとマガラッジャが使用したモデルは、Hasinger（2020）の拡張質量スペクトルをレプトンフレーバー非対称性で修正したものに基づいており、4つの特徴的な質量集団を予測している：電弱遷移からの惑星質量ブラックホール、バリオン出現からの約1.5太陽質量のチャンドラセカール規模ブラックホール、パイオン形成からの約50太陽質量ブラックホール、そして電子・陽電子対消滅からの超巨大ブラックホールである。 チャープ質量が0.1〜0.87太陽質量の範囲にあるS251112cmは、チャンドラセカール規模の原始集団の低質量側の裾野にきれいに収まる。 このモデルは、LIGOのO3b感度において検出可能なサブソーラーマージャー率を年間0.8と予測している。S251112cmの単一検出からは観測率は年間0.23（95%信頼区間0.012〜1.09）であり、統計的に予測と一致している。同じモデルは3〜200太陽質量の範囲で年間約120の合体も予測しており、これはLIGOの観測率と一致しており、LIGOが知るブラックホール合体の一部もまた原始的なものである可能性を示唆している。 暗黒物質への意味 観測可能な質量範囲（10⁻⁶〜4×10⁸太陽質量）におけるモデルの予測原始ブラックホール割合はf_PBH = 0.339であり、この質量窓における暗黒物質の約34%がこれらの天体で構成されている可能性があることを意味する。質量関数を準惑星スケール以下に拡張すると、このモデルは暗黒物質の100%を説明できる。 「我々の研究は、これらの原始ブラックホールが暗黒物質のかなりの部分、場合によってはすべてを占める可能性があることを示しています」とカッペルーティは述べた。 この検出は下限も提供する：この単一のイベントから、関連する質量範囲の暗黒物質の少なくとも4%は、95%の信頼度で原始ブラックホールの形で存在しなければならない。 代替説明と注意 全員が納得しているわけではない。信号は依然として統計的ゆらぎである可能性もあるが、高いコヒーレンス係数がその可能性を低くしている。別の説明として、「スーパーキロノバ」モデル（サブソーラーマスの中性子星が超新星爆発時のコラプサー降着円盤内の断片化から形成される）が、S251112cmの2日前に一致するIIb型超新星を発見した追跡研究で検証された。しかし、偶然の一致確率は2〜9%であり、証拠は「示唆的だが決定的ではない」と判断された。 「我々は、LIGOが観測したかもしれないようなサブソーラーブラックホールは確かに稀であるべきであり、これまでにそのようなイベントがほとんど観測されていないことと一致すると予測しています」とアルベルト・マガラッジャは述べた。「このイベントはまだ修正または撤回される可能性があることに注意しています。」 同様のサブソーラーマス合体の別の検出が、原始ブラックホール解釈を確認するために必要となるだろう。LIGOの現在の観測ランO4はデータ収集を継続しており、アップグレードされた検出器はこれらのとらえどころのない信号をより多く捉えるのに十分な感度を持つかもしれない。 雅子 訳