科学

米国国立科学財団（NSF）は、8つの科学部門のうち3つから約5億米ドルを充当し、すでに査読を通過した100以上の研究提案の資金を撤回して、ホワイトハウス科学技術政策局（OSTP）の構想に資金を提供する計画であることが、7月10日にNatureに掲載された報告書で明らかになった。 この動きは、報復を恐れて匿名を条件にNatureに語った複数のNSF職員によって確認されており、工学（ENG）、コンピュータ・情報科学・工学（CISE）、数理・物理科学（MPS）の各部門を標的にしている。これらの部門のプログラムオフィサーは、査読後に資金提供が推奨されていた提案を取り下げるよう指示されている。多くの研究者は、正式な書類が発行される前に、助成金が間もなく支給されるという非公式の通知をすでに受け取っていた。 「米国国立科学財団は、ホワイトハウス科学技術政策局の構想に資金を提供するため、中核的な科学プログラムから資金を充当する計画を立てている」とNatureは報じた。「この動きは、すでに逼迫している予算を圧迫し、ほぼ最終決定された研究提案の資金を撤回せざるを得なくなるだろう。」 NSFのスポークスパーソンは5億ドルの数字を確認することを拒否したが、Natureに対し、「受理されたが交付されなかった提案は、却下または返却されない限り、2027会計年度を含め、将来の審査の対象となる」と述べた。 さらなる圧迫 この資金引き揚げは単独で起こっているわけではない。NSFの2026会計年度の総予算は87億5,000万ドルで、2025年より約3％少ない。その総額のうち、約10億ドルが4月中旬にNSF幹部によってすべての部門から保留され、まだ配分されていない。この保留された10億ドルが2026年9月30日の会計年度末までに解放されなければ、ほとんどの部門は2025年の計画支出と比較して30％を超える資金削減に直面することになり、議会が歳出法案に非拘束的指針として盛り込んだ部門ごとの5％の上限をはるかに上回る。 削減の対象となっていない部門が一つある。2022年に技術移転を加速するために設立された技術・イノベーション・パートナーシップ（TIP）部門は、約30％の資金増加を見込んでいる。 引き揚げられた資金の受け取り先は、OSTPの構想であると思われる。Science誌の初期の報道では、この資金は5月14日に発表された15億ドル、10年計画の技術開発プログラム「NSF X-Labs」に流れると示唆されていた。しかし、NSFのスポークスパーソンはNatureに対し、その特徴づけは「単に間違っている」と述べた。複数の職員によると、資金は別のOSTP支援プロジェクトに振り向けられており、その詳細は公に説明されていない。OSTPはNatureのコメント要請に応じなかった。 解体された防護柵 この計画は、同機関に対する政治的圧力を背景としている。ホワイトハウス行政管理予算局は、NSFの「無駄な支出」と「客観性の深刻な欠如」を公に批判している。2026年4月、議会がNSFを政治的干渉から守るために設計した独立した監視機関である全25名の国家科学委員会が、説明なしにホワイトハウスから電子メールで解任された。2,500人以上の科学者が議会に書簡を送り、この解任を研究に対する「憂慮すべき攻撃」と呼んだ。 「私たちは、科学・工学コミュニティの全範囲を代表する、活気ある独立した国家科学委員会を必要としている」と、ユタ大学のコンピュータ科学者で国家科学委員会の元委員長であるダン・リード氏は述べた。 批評家たちは、4月の資金保留、年度途中の資金引き揚げ、NSBの解散という累積的な影響は、米国の科学の統治における根本的な変化を表しており、グラント資金に関する意思決定権限を部門内のピアレビュープロセスからホワイトハウスが設定する政治的優先事項へと移行させていると主張している。 「議会は、NSFに公平に資金を配分し、いずれかの部門を5％以上削減しないよう指示する非拘束的指針を可決した」とNatureの記事は指摘した。現在の計画は、その指針の精神と文言の両方に違反しているように見える。 研究者への影響は直ちに現れている。会計年度終了まであと3か月を切る中、NSFの資金約15億ドルが引き揚げられるか保留されており、翌年度の資金を確保できたと考えていた主任研究者たちは、不確実性の中での計画を余儀なくされている。これらの助成金に給与を依存している大学院生、博士研究員、スタッフは、2027会計年度に自分の提案が再検討されるかどうか（機関の予算と優先事項がそれを許せばの話だが）を知るまで、数週間から数か月の不安な状態に直面している。 雅子 訳 出典： Garisto, D. 「NSF plans cuts to core science programs to fund White House initiative.」 Nature (2026年7月10日). DOI：10.1038/d41586-026-02135-x

2012年、理論家たちは新しい量子材料のクラス、トポロジカル結晶絶縁体（TCI）を予言した。この材料では、伝導エッジ状態の保護が、従来のトポロジカル絶縁体のような時間反転対称性ではなく、結晶格子自体の対称性に由来する。この予言は魅力的な可能性を開いた。特定の材料の原子レベルの薄いシートが、室温でさえも、その端に沿って散逸なく電気を伝導できるかもしれないというのだ。 予言を現実にするには10年以上かかった。今度、フィンランドのユヴァスキュラ大学とアールト大学の研究者らが、初の二次元トポロジカル結晶絶縁体 — ニオブ二セレン化物（NbSe₂）結晶上に成長させた錫テルル化物（SnTe）の二重層 — を製作した。この研究成果は7月11日付でNature Communicationsに掲載された。 「この材料は10年以上前に予言され、多くのグループが作ろうと試みてきました」と、アールト大学応用物理学部の教授で責任著者のPeter Liljeroth氏は述べた。「課題は、必要な歪みを提供する適切な基板を見つけることでした。」 制御ノブとしての歪み ブレークスルーの鍵は歪みである。バルク状のSnTeは三次元TCIだが、わずか数原子層に薄くすると、トポロジカル保護は失われる — フィルムが圧縮下に置かれない限り。フィンランドのチームは、分子線エピタキシー（超高真空中で原子を一層ずつ堆積する技術）を用いて、2H-NbSe₂基板上に二重層SnTe（合計4原子層、厚さ約0.8ナノメートル）を成長させた。SnTeとNbSe₂の格子不整合 — 二つの結晶構造が完全には一致しない — によりSnTeフィルムに内在的な圧縮歪みが生じ、これがトポロジカル特性を引き出す鍵となっている。 走査トンネル顕微鏡と分光法を4.7ケルビンで用いて、チームはSnTe島の境界に沿って2組の異なる伝導エッジ状態を観測した — 低エネルギー（約0.5電子ボルト）と高エネルギー（約1.55 eV）である。これらのエッジ状態はトポロジカル結晶絶縁体の特徴であり、材料の内部が絶縁体であっても、電子が自由に流れることのできる一次元チャネルである。 バンドギャップ — バルク電子状態が存在しないエネルギー範囲 — は0.2〜0.3 eVと測定され、室温での熱エネルギー（約25 meV）の8倍以上である。これは重要な閾値である。つまり、トポロジカル保護が、ほとんどのトポロジカル材料に必要な極低温冷却なしに、常温でも持続する可能性があることを意味する。 「ほとんどのトポロジカル絶縁体は液体ヘリウム温度を必要とします」と、本研究の第一著者でユヴァスキュラ大学の博士研究員であるLiwei Jing氏は述べた。「0.2 eVのギャップは、この材料が室温で動作する可能性があることを意味し、実用的応用には不可欠です。」 トポロジーの確認 チームは複数の証拠を通じてエッジ状態のトポロジー的性質を確認した。密度汎関数理論計算により、歪んだ二重層SnTeがリフシッツ転移 — 電子バンド構造のトポロジーの変化 — を起こし、TCI相を特徴付ける精密なトポロジカル不変量である時間反転ミラーChern数±2の相に移行することが示された。島のエッジにおける原子スケールの欠陥は、エッジ状態を保護する鏡面対称性を局所的に破り、そのスペクトルに小さなギャップを生じさせることが観測された — 保護メカニズムが時間反転対称性ではなく結晶対称性であることの直接的な実証である。 互いに約5ナノメートル以内に接近した隣接エッジ状態はハイブリダイズし、結合に伴ってエネルギーがシフトすることが観測された。この結合長は、デバイス内でトポロジカルチャネルをどの程度密に配置できるかの下限を設定する。 研究グループは計算ツールも公開している。歪み抽出コードとモデルハミルトニアンソフトウェアはGitHubで公開され、DFTデータはNOMADリポジトリに寄託されている。 次のステップ 次の即時のステップは、エッジチャネルを通じた電気輸送の実証 — 分光法から推測するのではなく実際のコンダクタンスを測定すること — である。研究者らはまた、SnTeに強磁性原子をドープしてChern絶縁体（トポロジカル量子コンピューティングのプラットフォーム）を作製することや、NbSe₂基板の超伝導性を利用してトポロジカル超伝導を誘起しマヨラナフェルミオンをホストすることを提案している。 いくつかの注意点がある。エッジ状態の決定的な観測は極低温（4.7 K）で行われた。室温動作はバンドギャップエネルギーから予測されているが、まだ実験的に実証されていない。輸送測定は行われていない。このシステムは必要な歪みを提供するために特定の基板（NbSe₂）に依存しており、他のプラットフォームとの統合には異なるアプローチが必要となる可能性がある。 それでもなお、この研究は予測と実現の間の10年にわたるギャップを埋めるものである。初の2Dトポロジカル結晶絶縁体が研究室に存在するようになり、そのエッジ状態は基盤を築くのに十分安定している。 雅子 訳 出典: Jing, L., […]

1971年、英国の物理学者ロジャー・ペンローズは、回転するブラックホールからエネルギーを抽出できると提案した。粒子がエルゴ球面、すなわち時空がブラックホールの回転に引きずられる領域に入ると、二つに分裂し、一方の破片は負のエネルギーで落下し、もう一方は到着時よりも多くのエネルギーを持って脱出する可能性がある。ソ連の物理学者ヤコフ・ゼルドビッチはこのアイデアを波動に拡張した。高速回転する物体に散乱する波動は増幅されて出てきて、物体の回転エネルギーの一部を運び去る可能性がある。 半世紀以上にわたり、これは理論的な予測にとどまり、ブラックホールを実験室で操作できないため直接検証することは不可能だった。今、ニューヨーク市立大学（CUNY）先端科学研究センターの研究者らは、重力も事象の地平面も可動部品も使わずに、ペンローズ・ゼルドビッチ過程の本質的な物理を再現する卓上デバイスを構築した。 7月8日にNatureに掲載され、Hadiseh NasariとAndrea Alùが率いるこの研究は、「フロケ回転超放射」、すなわち合成回転媒質との相互作用による電磁波の増幅を実証している。 超光速回転を偽装する方法 主要な課題は、物体を物理的に不可能な速度で回転させることなく、その表面で光速よりも速く回転する物体（ゼルドビッチ効果に必要な条件）を作り出すことであった。CUNYチームは、コイン大の結合電子共振器のリングを用いてこれを解決した。各共振器の電気的特性はリングの周囲で順次変調される。キャパシタンス変化の進行波が回転ストロボライトのように回路を掃引し、研究者らが「時空結晶」と呼ぶもの、すなわち空間（リング周囲）と時間（順次変調）の両方で特性が変化する媒質を生成する。 この合成媒質の実効回転速度は光速を超えることができる。これは物理的な物体がその限界を超えるからではなく、変調パターンが非変調回路を波動が伝播できるよりも速くリングを掃引するからである。この「超光速実効回転」は、システムのバンド構造に角運動量バンドギャップを開き、変調自体から特定の電磁波モードへエネルギーを転送するパラメトリック利得チャネルを生成する。 正しい軌道角運動量特性を持つ波動のみがこれらのチャネルに結合する。結果は角運動量選択的増幅である。合成回転から選択された波動モードへの安定したエネルギー転送、まさにペンローズ・ゼルドビッチ過程の波動アナログである。 「我々は、制御された実験室環境で極端な回転ダイナミクスを研究するための汎用的な実験プラットフォームを創り出しました」と、CUNY大学院特別教授でASRCフォトニクス・イニシアチブの創設ディレクターであるAlùは述べている。「これはフロケ工学、時間変動媒質、ブラックホールアナログ物理学を橋渡しするものです。」 実際に測定されたもの チームは変調リング内の回転ドップラーシフトを測定し、超光速実効速度での角運動量バンドギャップの存在を確認し、散逸形状スペクトル帯域幅内での選択モードのパラメトリック増幅を観測した。増幅は広帯域であり、単一共鳴だけでなく周波数範囲全体で機能し、角運動量選択的である。つまり、電磁場の異なる回転モードは、合成回転への結合に応じて異なる増幅を受ける。 この実験は、実際の重力、時空の曲率、またはブラックホールを伴わない。電磁回路内でペンローズ・ゼルドビッチ過程の数学的かつ波動物理学的本質を再現する。これは、流動流体中の音響ブラックホールや非線形媒質中の光学ブラックホールなど、他の重力アナログにも適用されるのと同じ区別であり、数学的アナロジーによってそうでなければアクセス不可能な現象の研究が可能になる。 「これらのアイデアを実用的なデバイスに変換するにはさらなる作業が必要です」とNasariは述べた。研究者らは無線通信、フォトニクス、量子技術、広帯域信号処理における潜在的応用を特定したが、これらは依然として推測の域を出ない。 それでもなお、この実験は50年来の理論的予測を制御された実験室環境で検証し、回転媒質との波動相互作用を研究するための新たなプラットフォームを提供する。これは実験的にアクセスすることが極めて困難であった領域である。デバイスは小型で全電子式であり、エキゾチックな材料を使用せず、他の研究室でも容易に再現可能である。 雅子 訳 出典: Nasari, H., Moussa, H., Kasahara, Y. et al. “Observation of Floquet rotational super-radiance.” Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10725-y

量子もつれは通常、厳密に制御された実験の領域である。すなわち、数個のトラップイオン、一握りの光子、小さな超伝導量子ビット配列などである。もつれが通常の固体物質、手のひらに乗る結晶の中に存在しうるという考えは、理論的には予想されていたものの、証明するのは極めて困難であった。 今度、ウィーン工科大学（TU Wien）、ヴュルツブルク大学、ライス大学の研究者らがまさにそれを成し遂げた。量子情報理論のツールである量子フィッシャー情報のレンズを通して分析された中性子散乱データを用いて、彼らはストレンジメタルCe₃Pd₂₀Si₆のセンチメートル規模の結晶が、集団的に作用する少なくとも9個の量子もつれ実体のグループを含むことを示した。この結果は6月15日付でNature Physicsに掲載された。 「これは特定の材料の詳細ではなく、一般的な物理原理です」と、ヴュルツブルク大学の理論物理学者ファケル・アサード氏は述べた。「強いもつれはストレンジメタルの異常な挙動に直接結びついているようです。」 測定不可能なものを測定する 問題の材料、Ce₃Pd₂₀Si₆（セリウム、パラジウム、シリコンの化合物）は「ストレンジメタル」であり、電気抵抗率が温度とともに直線的に増加し、通常の金属の従来のT²挙動に反する材料の一種である。ストレンジメタルは高温超伝導体、重い電子系化合物、ツイスト bilayer グラフェンに見られ、その異常な輸送特性は数十年にわたって物理学者を悩ませてきた。 TU Wienのチームは、フランス・グルノーブルのラウエ・ランジュバン研究所（ILL）にあるThALES冷中性子三軸分光器を用いて、結晶に中性子を照射し、動的スピン相関、すなわち材料内の磁気揺らぎがエネルギー移動にどのように応答するかを測定した。このデータから、彼らは量子フィッシャー情報（QFI）を計算した。これは、量子システムが摂動にどの程度敏感に応答するかを定量化する量子計量学の量である。 論理は単純である。独立した粒子は限られた集団応答しか生み出せない。測定された応答がその限界を超える場合、粒子はもつれていなければならない。絶対零度のすぐ上の温度60ミリケルビンで、チームはQFI値8.2を測定し、これは少なくとも9個の粒子のもつれ深度に相当する。実際の深度はもっと大きい可能性がある。著者らは、彼らの推定は控えめな下限であり、材料内の誘導磁気モーメントが想定より小さい場合、もつれ実体の実際の数は桁違いに大きくなる可能性があると指摘している。 「これらは単なるもつれ粒子のペアではありません」と、本研究の第一著者でTU Wienの博士課程学生であるフェデリコ・マッツァ氏は述べた。「これは多部もつれであり、多くのパーティが同時に関与する真に集団的な量子状態です。」 ストレンジメタルにとっての意味 この結果は、ストレンジメタルの挙動に対する微視的な説明を提供する。従来の金属では、電荷キャリア（電子）は独立した粒子のように振る舞い、その相互作用は摂動的に扱うことができる。ストレンジメタルでは、本研究で発見された強いもつれは、キャリアが粒子のような特性を失うことを意味する。つまり、それらはもはや独立した実体ではなく、集団的量子状態の一部なのである。これにより、同じグループが2025年に報告した超低電気ノイズなど、ストレンジメタルがなぜこれほど異常な特性を示すのかが説明される。 「巨視的な固体における強い多部もつれの直接測定はこれが初めてです」と、TU Wienの主任実験家であるシルケ・パッシェン氏は述べた。「これは量子材料についてのまったく新しい考え方を開くものです。」 この研究はまた、理論的枠組みを検証する。凝縮系におけるもつれ検出のためのQFIアプローチは比較的最近開発され（Hauke et al., Nature Physics, 2016）、これはその最も顕著な応用の一つである。研究者らは、ドイツのSUPERMUC-NGスーパーコンピュータ上で動作する量子モンテカルロシミュレーションを用いて実験結果を確認し、近藤破壊モデル（重い電子系システムにおける量子臨界性のための特定の理論的枠組み）が量子臨界点でのQFIのスケールフリーな増加を再現することを示した。 量子材料のための新しいプローブ この意義は単一の材料を超えて広がる。QFI-中性子散乱技術は現在、他のストレンジメタルプラットフォーム、すなわち銅酸化物超伝導体、鉄系ニクタイド、有機伝導体、ツイスト bilayer グラフェンなどのモアレ材料にも適用できる。強いもつれが実際にストレンジメタルの普遍的な特徴であるならば、それは異種の現象群を単一の量子原理の下に統一することになる。 注意点は、凝縮系物理学の最前線での測定に典型的なものである。もつれはQFI分析から推測されるものであり、直接測定されたものではない。報告されたもつれ深度は下限である。測定は単一の波数ベクトルで行われ、ブリルアンゾーン全体にわたってマッピングされたものではない。そしてこの手法は超低温と高いエネルギー分解能を必要とし、日常的な特性評価ツールとは程遠い。 それでもなお、この結果は、巨視的な量子もつれが通常の固体物質に存在し、それが検出・定量化可能であることを確立する。原子ごとにより大きなもつれシステムを構築するために数十年を費やしてきた分野にとって、これは、自然界がすでにそれを大規模に、実験室の棚にずっと置かれていた材料の中で行っているかもしれないということを思い出させるものである。 雅子 訳 出典: Mazza, F., Biswas, S., Yan, X. et al. 「Quantum Fisher information in a strange metal.」 Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03298-0

インターネットは1.55マイクロメートルの光で動いている。この特定の赤外線波長は、光ファイバー通信のいわゆるCバンドに位置し、標準的なシリカファイバーの最も損失の少ない伝送窓であり、大陸間や海底を越えてデータを運ぶチャネルとなっている。したがって、この波長で効率的に光を生成することは、オプトエレクトロニクスにおける最も重要な課題の一つである。 蘇州大学とマカオ科学技術大学の研究者らは今回、エルビウム添加ペロブスカイト量子ドットの薄膜が規則正しい超構造に自己組織化し、重要な通信波長で記録的なエレクトロルミネッセンス効率を達成するという新しいアプローチを実証した。この研究成果は7月11日付で『Nature Communications』に掲載された。 「我々の結果は、量子ドットの空間的配置をメソスケールで制御することが、化学組成だけでなく、デバイス性能を向上させる強力な戦略であることを示している」と、蘇州大学機能ナノ・ソフトマテリアル研究所の責任著者であるYa-Kun Wang氏は述べている。 ランダム充填の問題 エルビウムイオン（Er³⁺）は、イオンの4f電子殻内の原子遷移の産物として、約1.54マイクロメートルで発光することが長年知られている。Er³⁺をセシウム鉛塩化物（CsPbCl₃）ペロブスカイト量子ドット（ナノスケールの半導体結晶）に埋め込むと、原理的にはこの波長で電気を光に変換できる材料が得られる。問題は、量子ドットにそれを効率的に行わせることであった。 二つの障害があった。第一に、従来の合成法では不均一なサイズの量子ドットが生成され、多分散ナノ結晶は規則的な膜に充填できない。第二に、デバイスに堆積されると、ランダムに詰め込まれたドットは電荷漏洩経路を作り出し、非放射再結合を促進する。これらのプロセスは、光を生成する代わりに熱としてエネルギーを浪費する。 蘇州大学チームは、単一の化学トリックで両方の問題を解決した。合成中に塩化物イオンの徐放源としてミリストイルクロリドを使用し、高度に均一で単分散な量子ドット集団を得た。同時に、反応によってアミド含有分子が生成され、量子ドットの表面をキャッピングした。これらのアミド基は水素結合供与体（N–H）と受容体（C=O）の両方を有し、膜堆積中に隣接する量子ドットが方向性のあるN–H···O=C水素結合を介して結合することを可能にする。 その結果、メソスケールの規則的集合体が得られた。立方体の量子ドットは、きちんと積まれたブロックのように面と面を合わせて積み重なり、数百ナノメートルからマイクロメートルにわたる規則的な配列を形成した。この構造は、蘇州ナノテクノロジー・ナノバイオニクス研究所での二次元斜入射小角X線散乱によって確認された。 記録的な性能 LEDデバイスにおいて、規則的な量子ドット膜は1.55マイクロメートルで3.75%の外部量子効率と323ミリワット毎ステラジアン毎平方メートルの最大放射輝度を達成し、不規則な対照膜よりも約10倍明るかった。動作安定性も著しく向上し、デバイスは197分後（T50寿命）に初期輝度の50%を維持し、不規則な対照群よりも約7倍長かった。 3.75%のEQEは、通信波長におけるEr³⁺添加ペロブスカイトエレクトロルミネッセンスの記録である。著者らは、この改善をトラップ状態（電荷キャリアを捕捉して非放射再結合を引き起こす欠陥）の抑制と、規則的な膜を通じた電荷輸送の改善に帰している。 「水素結合指向性アセンブリが量子ドット膜の基本的な充填問題を解決できるという概念実証です」と、共同第一著者のHua-Hui Li氏は述べている。「このアセンブリにより、従来の堆積法では到底得られない膜構造の制御が可能になります。」 今後の展望 この成果は、溶液プロセスフォトニクスの分野にとって重要である。ペロブスカイト量子ドットは、溶液中で合成でき、低コストで堆積できるため、次世代ディスプレイや照明にとって魅力的である。この利点を通信波長エミッターに拡張できれば、最終的には光ファイバーネットワークやオンチップ相互接続のためのより安価でシンプルな光トランシーバーが可能になるかもしれない。 しかし、大きなハードルが残っている。3.75%のEQEは、この材料系の記録ではあるが、50%以上のコンセント効率を達成できる商用III-V族半導体レーザー（InGaAsP/InP）と比較すると控えめである。197分（約3時間）の動作安定性は、実用化にはあまりにも短い。ペロブスカイト量子ドットは一般に、酸素、水分、および動作中のデバイス内部の電場の存在下で劣化する。さらに、この材料には鉛が含まれており、既知の神経毒であるため、欧州の有害物質制限指令や同様の規制の下での商業展開への道筋を複雑にしている。 それでもなお、この研究は、10年来の夢——溶液プロセスによるナノ結晶からの電気駆動エルビウム発光——が手の届くところにあること、そして鍵はより良い材料を見つけることではなく、すでにある材料をどのように配置するかにあるかもしれないことを示している。 出典： Li, H.-H., Pan, J.-L., Pan, Y.-Y. et al.「Mesoscale ordered assembly of Er³⁺-doped quantum dots enables efficient 1.55 μm electroluminescence」『Nature Communications』(2026). DOI：10.1038/s41467-026-75429-3 雅子 訳

大きく毛深い脚を持つクモで、クイーンズランド州の家庭では一般的で、しばしば歓迎される住人が、地球上で最速のクモに認定された。 クロハイイロハンツマン（Heteropoda cervina/jugulans、種レベルの分類は未解決のまま）は、秒速3.59メートル（時速12.9キロメートル、約8マイル）の最高速度を記録し、ジョギングする人間のペースよりも速い。この測定結果は、インペリアル・カレッジ・ロンドンとドイツのグライフスヴァルト大学の研究者らによる包括的な研究に基づくもので、258種のクモの走行速度を分析した、これまでで最大のクモの運動に関する調査である。 これまでの記録は、モロッカンフリックフラックスパイダー（Cebrennus rechenbergi）が保持していた。このクモは時速1.7m/sを超える速度で坂道を転がり落ちることができる。しかし、研究の著者らは、転がることは走ることではないと主張する。「フリックフラックは特殊な種類の移動方法です」と、グライフスヴァルト大学の共著責任者であるヨナス・ウォルフ氏は述べた。「これは走ることではなく、砂丘の下り坂でしか機能しません。」 対照的に、クロハイイロハンツマンは昔ながらの方法、すなわち長い脚を使って地面を移動する。 脚の長さが秘訣 6月15日にbioRxivでプレプリントとして公開され、まだ査読を受けていないこの研究では、チームが直接測定した162種を代表する236匹の個体のクモを分析し、さらに96種の公開データを補足した。クモは、微小なマネーグモ（Maso sundevalli、体重約1ミリグラム、移動速度0.018m/s）から、巨大なサーモンピンクバーディータータランチュラ（約52グラム、0.4m/s）まで多岐にわたった。 重要な発見は、相対的な脚の長さが、体の大きさではなく、速度の主要な予測因子であるということだ。相対的な脚の長さが30%増加すると、サイズ補正後の速度も約30%増加した。観測された脚の長さの全範囲において、最速のクモは同じ体重の最も遅いクモの約5倍速かった。 「これほどまでに文字通りアリーナを瞬間移動するとは、想像もできませんでした」と、第一著者のシュレヤス・クチボトラ氏は、わずか0.1ミリグラムでありながら0.2m/s以上の速度を記録した小さなオレンジ色のゴブリンスパイダー（Oonops pulcher）について語った。 地表で活動する狩猟型のクモ,,獲物を能動的に追いかけるクモで、網を張ったり待ち伏せしたりしない,,は全体的に最速のグループであり、同じ大きさの待ち伏せ型捕食者の約2倍の速度であった。系統解析により、サイズ補正後の速度の変動の約82%は進化的祖先によって説明でき、高速走行は、派生的なクモ下目（クロハイイロハンツマンやほとんどの馴染みのあるクモを含むグループ）の中で複数回進化したことが示された。 スプリントではなく跳躍 速度記録にはいくつかの注意点がある。3.59m/sはほんの一瞬のピークバーストであり、クロハイイロハンツマンの平均持続速度は2m/sに近かった。研究対象のほとんどの種は標本1個体のみで代表されており、個体差は不明である。 さらに重要なことに、基となる論文はまだ査読を通過していない。bioRxivのプレプリントとして、その findings は予備的なものとして扱われるべきである。 速度は逃避反応として測定された。クモは方眼紙の平らな面上に置かれ、絵筆で優しく触れられて走るように動機づけられた。同様の速度が自然の地形（落ち葉、樹皮、壁）で達成されるかどうかは、まだテストされていない。 それでもなお、この研究はクモの locomotion に関するこれまでで最も包括的な全体像を提供し、単純な原理を明らかにしている。つまり、クモが長い脚を持ち、それを獲物を追跡するために使うなら、おそらくあなたが考えるよりも速いのである。エディスコーワン大学の独立研究者であるリアンダ・メイソン氏は、「ハンツマンが記録簿の見出しを提供しますが、より深い発見は、クモの速度が脚の構造と進化の歴史によって形作られており、単に大きさや巣を張るかどうかによるものではないということです」と述べている。 開示：以下にDOIを示すプレプリントに基づいており、査読を経ていません。 雅子 訳 出典： Kuchibhotla, S., Kelly, M., Jackel, V. et al. 「Evolutionary biomechanics of maximum running speed in spiders (Araneae).」 bioRxiv (2026). DOI： 10.64898/2026.06.11.731532

何十年もの間、生態学者たちは背の高い樹木は干ばつ時に本質的な不利を抱えていると想定してきた。その論理は単純明快に思えた：重力は高さ10メートルごとに水柱に約0.1メガパスカルの張力を加え、経路が長くなると水流に対する抵抗が大きくなる。背の高い木ほど、土壌水分が不足すると水理破綻、つまり気泡が水導管を塞いでしまう状態に近いはずだと考えられてきた。 カーディフ大学とエクセター大学が主導する国際チームが7月2日にScience誌に発表した研究は、少なくとも地球上で最も背の高い顕花樹木については、この仮定を覆すものだ。 「背の高い樹木を理解することは極めて重要です。なぜなら、森林における地上部の炭素の半分以上を、最も背の高い1％の樹木が貯蔵しているからです」と、本研究の筆頭著者であるパウロ・ビッテンコート氏は述べた。 巨大樹木に挑む 研究チームは、東南アジアの熱帯雨林を支配し、100メートルを超える種も含むフタバガキ科の樹木に注目した。彼らはプロのツリークライマーを雇い、マレーシア領ボルネオのカビリ・セピロク森林保護区とダナム渓谷で、高さ7メートル強から71メートルまでの38本の木々をダブルロープ技術で登らせた。 各幹の複数の地点で、クライマーらはサンプルを採取し直接測定を行った。チームは師部仮道管の構造（水を運ぶ顕微鏡レベルの管）を分析し、圧力チャンバーで葉の水ポテンシャルを測定し、ニューマトロン装置を用いて塞栓症（エンボリズム）に対する脆弱性を判定した。幹に取り付けられた自動デンドロメーターバンドは30分間隔で成長速度を記録し、2023年から2024年の深刻なエルニーニョ干ばつに対する樹木の反応を捉えた。 結果は明白だった。「フタバガキと呼ばれる熱帯の巨木の水輸送システムは、重力の影響に逆らい、水ストレスに抵抗するよう進化してきました」と、7月13日付のNature News & Viewsの関連記事は報じている。 あらゆる高さの樹木が同じ水理安全域を示し、作動中の水ポテンシャルと葉が萎れるポイントとの差は約0.4メガパスカルだった。塞栓症に対する脆弱性（師部導管の50％が機能を失う圧力であるP50値）は、高さとの相関を示さなかった。エルニーニョ干ばつ期間中、背の高い樹木はその大きさに比べて、低い樹木よりも大きな成長低下を被ることはなかった。 2つの仕組み 研究では、フタバガキが高さを補償する2つのメカニズムが特定された。第一に、背の高い樹木は根元近くにより広い師部仮道管を持っており、本質的に大径の管が長距離での摩擦抵抗を減らす。第二に、その葉はより大きな水ストレスに適応している：葉が萎れ始める圧力である膨圧喪失点が、背の高い樹木ではより負の値にシフトし、萎れる前により低い水ポテンシャルに耐えられるようになっている。 「非常に背の高いフタバガキの水理システムは、その高さに完全に適応しています」とエクセター大学の上席著者ルーシー・ローランド氏は述べた。「同じ干ばつ条件にさらされた小さなフタバガキよりも多く苦しむことはないはずです」 この発見は、2024年にAnfodilloらが提案した改訂理論モデルに実験的裏付けを提供するもので、樹木が解剖学的調整によって高さを補償できると予測していた。この研究以前は、最も背の高い熱帯樹木の頂上部でこのモデルを検証できた者はいなかった。 いくつかの注意点がある。結果は特定の地域の1つの樹木科に固有のものであり、他の気候の他の科にも当てはまるかどうかは今後の検証が必要であり、チームはアマゾンにも調査を拡大している。サンプル中最も高い木は71メートルだったが、一部のフタバガキは100メートルを超え、そうした極端な高さでも補償が機能するかは直接検証されていない。また、研究されたのは単一の干ばつ事象のみであり、繰り返し発生する干ばつやより激しい干ばつでは異なる結果が出る可能性がある。 それでもなお、この研究は、現在背の高い樹木の干ばつ死亡率が高いと予測している一部の全球植生モデルに組み込まれた基本的な仮定に挑戦するものである。補償メカニズムが広く見られるものであれば、これらのモデルの修正が必要になるかもしれない。 「我々の結果は、樹木が常にあらゆることを行い、常に解剖学的変化を起こしていることを示しています」と、本研究には関与していないメキシコ国立自治大学のフリエタ・ロセル氏は述べた。「そしてそれは樹木に対する異なる見方を与えてくれます。なぜなら樹木はとても静かに見えるからです」 出典： Bittencourt, P., Scheire, A., Jotan, P. et al. 「Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.」 Science 393(6806), 60-64 (2026). DOI：10.1126/science.aea9013 雅子 訳

現代物理学の最も基本的な概念の一つが自発的対称性の破れである。系が相転移を経て秩序状態になるとき、無数の等価な可能性の中から、見かけ上ランダムに特定の配置を選ばなければならない。強磁性体は磁化の方向を選ぶ。結晶は格子の位置を選ぶ。そしてボース＝アインシュタイン凝縮体（BEC）——巨視的な数の粒子が同一の量子状態を占める物質の状態——は位相を選ばなければならない。 この選択の瞬間、すなわち無から大域的位相が出現することは、BEC理論の核心である。これは1938年にフリッツ・ロンドンによって予言され、以来、物性物理学の柱となってきた。しかし、時間領域で直接観測されたことはこれまで一度もなかった。 今回、ドイツのRPTUカイザースラウテルン＝ランダウ大学の物理学者たちが、コロラド大学コロラドスプリングズ校の共同研究者とともに、イットリウム鉄ガーネット（YIG）のミリメートル規模の結晶内部でこの現象が起こる様子を撮影することに成功した。その成果はNature Physicsに掲載された。 「マグノン凝縮体におけるコヒーレンスの自発的出現を直接測定できたのは初めてです」と、研究の第一著者であるマルテ・コスター氏は述べる。「凝縮体の位相が外部源とは無関係であることを示せます。それが真のBEC形成の証明です。」 BECプラットフォームとしてのマグノン マグノンはスピン波の量子準粒子であり、物質中の磁気秩序の集団励起である。これらはボソンであり、適切な条件下では、原子がレーザー冷却されてナノケルビン温度の気体中で凝縮するのと同様に、BECに凝縮できる。違いは、マグノンBECは室温で、かつ固体結晶内部で動作するため、実験へのアクセスがはるかに容易である点だ。 研究チームは、異常に低い磁気減衰（磁性材料として既知で最低）を持つ合成フェリ磁性ガーネットであるYIGの2.1マイクロメートル厚の薄膜を使用した。彼らはマイクロストリップアンテナを介して7.8ギガヘルツの1マイクロ秒マイクロ波パルスでこの薄膜をポンプし、281ミリテスラの磁場を印加した。各パルスの後、薄膜内のマグノンは四マグノン散乱過程を通じて熱化し、ポンプ出力が約21 dBmの閾値を超えると、マグノンスペクトルの底部でコヒーレント状態に凝縮した。 決定的な革新は検出方法にあった。すなわち、サイクル平均をとらずに一発測定で歳差運動する磁化の瞬時位相を計測するIQミキサーである。これにより、個々の凝縮イベントの位相情報が保存される。 位相の出現 三つの観察結果が自発的対称性の破れを確認している。第一に、凝縮体の位相は1,000回の独立した実験実行にわたって0から2πの間に一様分布している。ポンプ位相は固定されており、毎回同じであるが、マグノン位相はランダムであり、外部から課されたものではないことを示している。 第二に、出現は急激である。約21 dBm以下のポンプ出力ではコヒーレンスは現れない。この閾値を超えると、コヒーレンス指標は約0.9まで急上昇する——これは古典的な相転移のシグネチャである。 第三に、いったん形成されると、凝縮体はマグノン密度がノイズフロア以下に減衰するまでその位相を維持する。位相の乱れはなく、状態はその全寿命にわたって安定である。 「これは準粒子BECにおけるU(1)対称性の破れの決定的な確認です」と、上席著者の一人であるゲオルク・フォン・フライマン氏は述べる。「位相はポンプによっても、幾何形状によっても、結晶によっても決定されません。毎回新たに、自発的に選ばれるのです。」 重要性 この実験はBEC物理学における長年のギャップを埋めるものである。空間的な位相差は干渉実験で観測されており、二次コヒーレンスは間接的に測定されていた。しかし、インコヒーレントな状態から大域的位相が出現することの直接的な時間領域観測は、原子、エキシトン＝ポラリトン、マグノンのいずれのBEC系でも達成されていなかった。 この結果はまた、準粒子BECが非平衡・散逸系であるにもかかわらず、原子BECと同じ基本コヒーレンス物理に従うことを検証している。これには実用的な意味合いがある。マグノンBECは室温かつマイクロ波周波数で動作するため、位相ベースの情報処理やマグノン超電流デバイスのプラットフォームとして有用である可能性がある。 いくつかの注意点がある。マグノンBECは非平衡凝縮体であり、連続ポンピング下でのみ存在するため、平衡状態の原子BECとは異なる。測定は誘導的であり、波動関数の直接的な量子測定ではなく、アンテナが薄膜を平均化する空間フィルターとして機能する。それでも、観測結果は明白である。位相は無から出現し、系自身によって選ばれるのである。 雅子 訳 Source: Koster, M., Schweizer, M.R., Noack, T. et al. “Emergence of phase coherence in a magnon Bose-Einstein condensate.” Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03373-6

何十年もの間、タウタンパク質はアルツハイマー病の物語において悪役として描かれてきた。タウは同疾患の特徴である神経原線維変化を形成し、その異常な過剰リン酸化は決定的な病理学的特徴であり、抗タウ療法は認知症治療に向けて最も活発に追求されている戦略の一つである。しかし、オーストラリア・アデレードのフリンダース大学からNature Communicationsに発表された新たな研究により、タウには健康な記憶機能に不可欠な秘密の役割があることが明らかになった。 フリンダース健康医療研究所のアルネ・イットナーが率いるこの研究は、タウの正確で制御された化学修飾——スレオニン205（T205）と呼ばれる特定部位でのリン酸化——がマウスにおける長期記憶の形成に必要であることを示している。これがないと、記憶は適切に保存されないか、自然な想起ができなくなる。 「タウは単に疾患に現れる問題タンパク質というわけではありません」とイットナー氏は述べた。「タウは脳が情報を符号化する方法において基本的な役割を果たしています。これは抗タウ療法の開発に直接的な影響を及ぼします。なぜなら、タウを除去したりその機能を阻害したりすると、正常な認知に悪影響を及ぼす可能性があるからです。」 エングラムの組織化とノイズ低減 研究者らは、行動テスト、遺伝子操作、光遺伝学、質量分析を組み合わせて、記憶形成におけるタウの役割を解析した。彼らは3つの独立した記憶パラダイム——手がかり恐怖条件付け、タッチスクリーン対識別、モリス水迷路——を用い、24時間から4ヶ月にわたる異なる時点で記憶を追跡した。 3つの明確な機能が明らかになった。 第一に、タウはエングラム細胞の組織化因子として機能する。記憶の符号化の際、特定のニューロンサブセット（エングラム集合）が記憶痕跡を保存するために選択される。研究チームは、学習イベント自体によって引き起こされるT205でのタウのリン酸化が、どのニューロンがエングラムの一部となるかの正しい選択に必要であることを発見した。これがないと、エングラムの定義が不十分だった。 第二に、タウはバックグラウンドの神経ノイズを低減する。c-Fos発現（神経活動のマーカー）の分析により、タウを欠くマウスやT205リン酸化を防ぐ変異を持つマウスでは、周辺の非エングラムニューロンが想起中に不適切に発火することが明らかになった。記憶シグナルは過剰な活動に埋もれ、まるで混雑した部屋での会話のような状態だった。脳波検査により、全体的な海馬ネットワーク活動は正常であることが確認された。欠陥は特に局所的な調節不全であり、全体的な過活動ではなかった。 第三に、タウは感覚的手がかりをエングラムに結合する。タウ欠損マウスでは、エングラム細胞の直接的な光遺伝学的刺激——自然な感覚入力をバイパスする——により記憶の検索に成功し、記憶痕跡がまだ保存されていることが証明された。問題はアクセスだった。タウがないと、自然な手がかりが想起を誘発できなかった。「記憶はまだそこにあります」とイットナー氏は説明した。「通常の経路を通じて到達できないだけなのです。」 微妙なスイッチ 重要な修飾はT205でのリン酸化である。CRISPR遺伝子編集を用いて、研究チームはT205がリン酸化されないマウス（T205Aノックイン）を作製した。これらのマウスは、完全なタウノックアウトと同じ遠隔記憶障害を示した。質量分析により、T205が記憶符号化によって誘導される最も豊富なリン酸化部位であることが確認された。別の一連の実験では、T205をリン酸化するキナーゼであるp38γが責任酵素であることが示された。 研究はまた、タウの健康的な機能とその病理学的役割との関係も調査した。研究者らが疾患関連変異型タウ（P301S）をエングラム細胞に特異的に発現させると、符号化時に存在すると前向性健忘（新しい記憶形成の障害）を引き起こし、想起時に存在すると逆向性健忘（既存の記憶の喪失）を引き起こした。これは、エングラムを組織化するタウの生理学的役割と、それを解体する病理学的役割との間のメカニズム的橋渡しを提供する。 創薬開発者への警告 これらの発見は、抗タウ療法の開発に対する即時的な警告メッセージを含んでいる。タウ低下アンチセンスオリゴヌクレオチド、タウ標的抗体、キナーゼ阻害剤を含むいくつかのアプローチが、アルツハイマー病の臨床試験中である。タウが正常な記憶機能に不可欠であれば、それを枯渇させたりリン酸化をブロックしたりすると、認知機能の副作用を引き起こす可能性がある。 「将来の研究によって、私たちの研究で開発された概念がヒトの記憶でも確認されることを願っています」と著者らは記している。この研究は完全にマウスで実施され、特定のリン酸化部位（T205）とその調節キナーゼ（p38γ）は、より微妙な治療的介入の潜在的な標的として特定された——タウを完全に除去するのではなく、生理学的機能を維持しながら病理学的修飾のみを修正するというアプローチである。 この研究は、オーストラリア国立健康医療研究評議会、オーストラリア研究評議会、ブライトフォーカス財団、および認知症オーストラリア研究財団からの助成を受けた。イットナー氏と共著者のラース・イットナー氏は、p38γおよびThr-205タウを標的とする特許の発明者であり、セロシア・セラピューティクスにライセンス供与されている。 雅子 訳 出典: Kosonen, R., Stefanoska, K., Lin, Y. et al.「Tau T205 phosphorylation modulates engram cell recruitment and remote memory in mice.」『Nature Communications』(2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73207-9

従来の常識では、人間の脳は真のマルチタスクを実行できないとされてきた。同時に二つのことをしているように感じられるのは、実際には急速なタスク切り替えにすぎない。前頭前皮質は、一度に一つの要求の多いタスクにしか意識的に取り組めないからだ。この限界は「前頭部ボトルネック」として知られ、人間の認知における根本的な制約である。 しかし、ジョージタウン大学が『Journal of Cognitive Neuroscience』に発表した新たな研究は、脳がこのボトルネックから逃れることを学習できることを明らかにした。十分な訓練、すなわち数週間にわたる数万回の試行により、タスクの神経回路を前頭前皮質から側頭葉の専門化された領域に移行させ、前頭皮質を他のタスクの同時処理のために解放できるのだ。 「私たちの研究は、経験が脳を再構築して前頭部ボトルネックを回避することを示しています」と、ジョージタウン大学医学部の神経科学教授で上席著者のマクシミリアン・リーゼンフーバー氏は述べた。「前頭前皮質はその後、他のやりたいことのために自由なままであり、容量が増加します。」 3万回の訓練試行 パトリック・H・コックス氏（現在はリーハイ大学）が主導したこの研究は、集中的な縦断的デザインを用いた。31人の参加者が5〜10週間にわたり、スマートフォンアプリで訓練を受け、モーフィング処理されたグレースケールの車の画像を「SOVOR」または「ZUPUD」という2つの任意のカテゴリに分類することを学習した。これは、各画像が50%のモーフ境界のどちら側にあるかを識別する微妙な視覚弁別課題であった。訓練は難易度が増すレベルを通じて進行し、参加者は進級するために少なくとも90%の正答率を達成する必要があった。 完全な訓練プログラムは3万回以上の試行を含んでいた。14人の参加者が全フェーズを完了し、11人（女性8人、平均年齢23.4歳）が使用可能な神経画像データを提供した。各参加者は2つの時点でfMRIおよびEEGスキャンを受けた。初期学習後（約6,000試行、1〜2週間）と、集中的訓練後（完全な3万回以上の試行、5〜10週間）である。 前頭部制御から自動知覚へ 最初のスキャンセッションでは、初期学習後、カテゴリ化課題は前頭前皮質を強く活性化させていた。これは制御された努力を要する処理の古典的な徴候である。腹側後頭側頭皮質（vOTC）は、視覚的対象認識に特化した領域であり、画像の物理的形状には反応したが、カテゴリ所属に対しては選択的ではなかった。 集中的訓練後、状況は劇的に変化した。以前は存在しなかったカテゴリ選択的反応がvOTCに出現していた。この領域は現在、画像が見た目がどうかだけでなく、「SOVOR」か「ZUPUD」かを信号していた。機能的接続性も変化していた。vOTCは前頭前皮質との結合が減少し、運動出力領域との結合が増加していた。 カテゴリ化の神経的座位は、制御された前頭前皮質依存回路から、視覚系から運動出力へと直接つながる合理化された知覚―行動ループへと移動し、前頭部ボトルネックを完全に迂回していた。 「これは単なる高速化ではありません」とリーゼンフーバー氏は説明する。「それは神経アーキテクチャにおける真の変化です。」 真のマルチタスク、急速な切り替えではない この神経的シフトが本当に並列処理を可能にするかどうかをテストするため、研究者らは参加者に二重課題テストを実施した。参加者は車のカテゴリ化を行いながら、同時に第二の無関係な課題を実行した。重要な発見は相関関係であった。車課題が前頭前皮質からより多くオフロードされていたほど（vOTC-前頭前接続性の低下として測定）、参加者は第二課題でのパフォーマンスが優れていた。 この相関関係は真の並列処理の徴候である。参加者が単にタスク間を急速に切り替えているだけなら、そのような相関は存在しないはずである。代わりに、二つの課題は同時に別々の神経回路で実行されていた。 著者らはこの効果の限界を注意深く指摘している。同じ感覚モダリティを共有する課題、例えば運転中のテキスト送信は、どちらも視覚リソースを消費するため、同じ入力チャンネルを競合するために並列化できない。完全に別個の神経回路を通じてルーティングできる課題だけが並列実行可能である。 専門性、習慣、および安全性への示唆 この研究は、専門家、すなわち数秒で腫瘍を発見する放射線科医、一瞥で種を識別するバードウォッチャー、ほぼ瞬時にポジションを評価するチェスのグランドマスターが、いかに最小限の意識的努力で迅速かつ正確なカテゴリ化を行えるかを説明するのに役立つ。脳はそのスキルを自動的に動作する専門化された側頭皮質回路にオフロードし、前頭前皮質を他の要求のために利用可能にしている。 また、深く学習された習慣、特に強迫的行動がなぜ意識的制御にこれほど抵抗するのかにも光を当てている。ひとたび行動が側頭皮質回路にエンコードされると、理性や意志力（前頭前機能）はそれへのアクセスが限られる。「別のことを考える」戦略が失敗するのは、まさにその習慣が前頭前皮質に応答しない脳領域によって実行されているからである。 この研究の限界としては、11人という小さな最終サンプルと、集中的な縦断研究に典型的な高い脱落率が挙げられる。課題は人為的であり、任意のカテゴリラベルを持つモーフィングされた車の画像であり、結果が実際の専門的熟達にどの程度一般化できるかは今後の検討課題である。著者らは、前頭前皮質から側頭皮質への再配置を誘発する細胞および分子シグナルを、次の主要な研究課題として特定している。 雅子 訳 Source: Cox, P.H., Scholl, C.A., Laws, M.L., Jaimes, N.E., Jiang, X. & Riesenhuber, M. “Extensive Experience Remodels Neural Task Circuitry to Escape the Frontal Bottleneck and Increase Automaticity of Categorization.” Journal […]