「男の子が子供を産む」は現実になるのか？初めて、2匹の「父親」を持つ成体マウスが飼育されました |サイエンスウィークリー

周淑義と平生が編集

新たな研究により、居住可能領域に「スーパーアース」が存在することが確認された

1月28日に『天文学と天体物理学』誌に掲載された研究は、太陽のような恒星の居住可能領域の近くに「スーパーアース」が存在することを確認した。この結果は、生命の生存に適している可能性のある地球に似た太陽系外惑星の将来の探索にさらなる手がかりを与えるものとなる。

「スーパーアース」は超地球型惑星とも呼ばれ、通常はガスと岩石で構成され、質量が地球の数倍ある巨大な地球型惑星の一種です。一部の研究者は、そのような惑星には地球と同様のプレートテクトニクスがあると推測している。

新たに発見された惑星はHD 20794 dと名付けられ、質量は地球の6倍で、太陽に似た恒星の周り約20光年の距離に位置している。その軌道は銀河の居住可能領域内にあり、つまり表面に液体の水が存在するのにちょうどよい距離に恒星から位置している。液体の水は生命にとって重要な成分です。

この惑星は、オックスフォード大学物理学部の研究者マイケル・クレティニエ博士によって2022年に初めて発見されました。クレティニエ博士は、チリのラ・シヤ天文台の高精度視線速度惑星探査機（HARPS）分光計によって記録されたアーカイブデータを分析中に太陽系外惑星の候補信号を発見したが、信号が非常に弱かったため、その特定の発生源を確認することはできなかった。

この信号を検証するために、国際的な研究チームが、同じくチリにあるHARPSとESPRESSO装置によって過去20年間に記録された高精度データを分析した。研究者らは、惑星の信号を背景のノイズや機器の違いから区別するには、高度な処理方法と綿密な分析が必要だと述べた。研究者たちは、2つの機器の結果を組み合わせ、この「スーパーアース」の存在を最終的に確認した。

研究者らは、この惑星は関連システムの居住可能領域に位置しているものの、生命を維持できるかどうかを判断するには時期尚早であると述べた。ほとんどの惑星とは異なり、HD 20794 d の軌道は円形ではなく、楕円形です。これにより、恒星からの距離は大きく変化し、1 回の運用サイクル内で居住可能領域の外側の端から内側の端まで移動します。しかし、研究者たちは、HD 20794 d が太陽系外での生命の兆候を検出する将来の宇宙プロジェクトにとって貴重なテストケースとなるだろうと考えています。 （新華網）

FDA、数十年ぶりに非オピオイド鎮痛剤を承認

米国食品医薬品局（FDA）は現地時間1月30日、成人の中等度から重度の急性疼痛の治療薬として、Vertex Pharmaceuticals社の新しい非オピオイド鎮痛薬「スゼトリギン（商品名：Journalavx）」を承認したと発表した。これは、20年以上ぶりに米国で急性疼痛の治療薬として承認された初の新メカニズムの薬剤です。 「スゼトリギンは効果的で忍容性も高く、依存性の証拠もない薬だ」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校の鎮痛医学専門医で、バーテックスの急性疼痛運営委員会メンバーでもあるジェシカ・オズワルド氏は述べた。

急性疼痛は、手術、事故、または怪我によって引き起こされることが多く、重度で障害を引き起こす可能性があります。従来の非ステロイド性抗炎症薬は鎮痛効果が限られている一方、オピオイドには深刻な依存症のリスクがある。毎年、8,000 万人以上のアメリカ人が中度から重度の急性疼痛の治療のために薬を服用しており、そのうち約 4,000 万人がオピオイドを服用し、約 85,000 人の患者がオピオイド使用障害を発症しています。

スゼトリギンの有効性は、腹部形成術を受けた患者と外反母趾切除術を受けた患者を対象とした、急性術後疼痛に関する 2 つのランダム化二重盲検プラセボ対照および実薬対照臨床試験で実証されました。実験により、スゼトリギンの鎮痛効果はオピオイドと類似していますが、副作用は少なく、多くの安全性指標においてプラセボよりも優れていることが示されています。

「私にとって、それはとても興奮することだ」とオズワルドは語った。この薬は時々吐き気、頭痛、めまい、便秘を引き起こすが、「極めて忍容性が高い」という。これにより、オピオイドに代わる実行可能な、さらには好ましい代替品となります。

現在、米国におけるスゼトリギンの卸売調達コストは、1錠（50mg）あたり15.50米ドル（約112人民元）です。

過去1世紀にわたって、男性の身長と体重は女性の2倍の割合で増加した。

1月22日にバイオロジーレターズ誌に掲載された研究では、数十カ国のデータを分析し、過去1世紀にわたって世界中の男性の身長と体重の増加率が女性の2倍であり、男女間の身長と体重の差が広がっていることを発見した。

これまでの研究で、多くの種の雄と雌の体の大きさが異なることがわかっています。多くの種では、配偶者獲得競争やメスの好みにより、オスの方が大きくなります。場合によっては、生殖の必要性からメスの方が大きくなることもあります。人間の場合、一般的に男性は女性よりも背が高く、重く、力が強いです。

最新の研究では、研究者らは世界保健機関が1900年以降に収集した数百万人のデータ・セットを使用し、62か国にわたる約13万5000件の個別事例を選択して詳細な分析を行い、身長と体重が生活環境によってどのように変化するかを研究した。生活条件は、平均寿命、就学年数、一人当たりの所得に基づいて 0 から 1 の範囲で評価される人間開発指数 (HDI) を使用して測定されます。人間開発指数が0.2上昇するごとに、女性の身長は平均1.7cm、体重は2.7kg増加することが判明した。一方、男性の身長は平均4cm増加し、体重は6.5kg増加しました。これは、生活環境が改善されるにつれて身長と体重の両方が増加するが、男性の増加率は女性の2倍以上であることを示唆している。英国を例にとると、20世紀前半には女性の平均身長が159cmから162cmに1.9％増加し、男性の平均身長は170cmから177cmに4％増加しました。ミネソタ大学の生態学、進化学、行動学の教授マイケル・ウィルソン氏は、男性の身長と体重の増加率が加速していることは「衝撃的」だと語った。

研究者たちは、女性の性的嗜好がより背が高く筋肉質な男性を好む傾向に影響しているのではないかと推測している。 「女性は背の高い男性を魅力的だと感じます。背が高いと力強く見えるからです。また、背が高いということは、身体的に健康であるということでもあります。」

外骨格がピアニストの技術ボトルネックを打破するのを助ける

アスリートやミュージシャンなど、よく訓練された人の場合、多くのトレーニングを積んだ後、パフォーマンスが停滞してしまうことがよくあります。これを「天井効果」と呼びます。最近 Science Robotics に掲載された研究で、研究者らは、ピアニストがこれまで困難だった演奏を体験することで「天井効果」を打破するのを助けるロボット外骨格を設計した。

この機械式外骨格は、各指の根元に独立したモーターを接続し、最大毎秒 4 回の速度で各指の上げ下げを個別に制御できます。研究者らは、8歳以前にピアノを始めて少なくとも1万時間練習したピアノ演奏者118人を募集した。研究者たちは、彼らの技術が安定するまで2週間同じ曲を練習させた。

その後、演者たちは機械式外骨格を使った30分間の「実践」訓練を受けた。外骨格は、パフォーマーの右手の指を、シンプル、複雑、低速、高速のさまざまなモードの組み合わせで訓練しました。結果によると、外骨格を外した後、急速かつ複雑な訓練を受けた演者は右手の動きをよりうまく調整し、指をより速く動かすことができ、訓練効果は翌日まで持続したという。これと脳スキャンによる証拠を組み合わせると、トレーニングによって選手の大脳皮質が変化し、指の動きをよりうまく制御できるようになったことが示された。興味深いことに、トレーニング経験は左手と右手の間で「伝達」されました。外骨格トレーニングに片手を使用すると、トレーニングを受けていない反対側の手でも運動能力が向上しました。

「外骨格を使って通常の器用さの限界を押し広げ、自然にはできないことを学ぼうとする人を私は初めて見ました」と英国ブリストル大学のネイサン・レポラ氏は言う。 「自発的な学習が最善の方法であると考えるかもしれないので、少し直感に反しますが、今では受動的な学習も同様に効果的である可能性があるようです。」

一晩眠らないと、翌日には脳が老化する

多くの人にとって、春節の休暇は夜更かしできる珍しい時期です。一晩中起きていた後、体は疲れているのに脳は興奮している、そんな感覚を味わったことはありませんか?実際、時々夜更かしをすると気分が良くなることがあります。2023年にニューロン誌に発表された研究では、短期間の急性睡眠不足、つまり時々夜更かしをすると、数日間続く強力な抗うつ効果を生み出す可能性があることが示されました。

この研究では、米国ノースウェスタン大学の研究者らが、健康なマウスの睡眠を穏やかに妨害し、「眠らない日」を経験させる動物実験を設計した（マウスは夜間に活動し、日中は眠るが、これは人間の概日リズムとは逆である）。マウスの行動はより攻撃的、活動過剰、そして性欲過剰になった。その後、研究者らは光遺伝学と遺伝子コード化ツールを用いてマウスの脳内の神経活動を測定した。結果は、一時的な睡眠不足の後、前頭前皮質、側坐核、視床下部の3つの脳領域が影響を受けることを示しました。その中で、前頭前野でドーパミンを放出するニューロンがより活発になり、ドーパミンの放出が増加し、シナプス可塑性も強くなりました。これらの変化により、動物たちは今後数日間元気に過ごすことができます。

研究者たちは、このメカニズムは進化的要因から生じたのではないかと推測している。 「急性の睡眠不足は、何らかの形で生物を『活性化』させる可能性があります。捕食者や何らかの危険に直面している場合、起きていて睡眠を遅らせる必要があることは想像に難くありません。」しかし、研究者らは、うつ病を和らげるために夜更かしをしないようにも警告した。この研究は、時々徹夜をすると気分が明るくなることを示唆しているが、睡眠を犠牲にして得られる幸福感は一時的なものであり、夜更かしの有害な影響は深刻かつ永続的である。

2023年に『The Journal of Neuronscience』に掲載された研究によると、たった一晩でも眠らないと、翌日には脳が瞬時に老化してしまうことが分かりました。

この結論は、ドイツ神経科学医学研究所による人間のボランティアからのデータの分析から得られたものです。研究者らは機械学習アルゴリズムの助けを借りて、脳の容積や脳脊髄液などの複数の指標に基づいて睡眠実験の参加者の関連データを分析し、脳の状態を判断した。結果は、一晩中眠らなかった（急性完全睡眠不足）ボランティアは、翌日の脳年齢が 1 ～ 2 歳高かったことを示しました。

偶然にも、『ネイチャー・コミュニケーションズ』に掲載された別の論文でも同様の評価が行われたが、脳の状態を判断する基準として、異なる脳領域間のネットワーク接続が使用されていた。研究者らはまた、たった一晩の睡眠不足の後に、神経ネットワークのパターンの特徴が以前よりも約4歳老けて見えることも発見した。脳のこうした変化は、睡眠不足でぼんやりした気分になる理由も説明できるかもしれません。しかし、良いニュースとしては、これらの研究では、翌日に睡眠を補うことでこの異常を回復できることも示されていることです。 （公式アカウント「学術経微」より抜粋）

「男の子が子供を産む」は現実になるのか？初めて、2人の「父親」を持つ成体マウスが誕生した。

1月28日にCell Stem Cell誌に発表された研究で、研究者らは、すべての遺伝物質が父親から受け継がれ、刷り込まれた遺伝子を修復することで成体まで健康に生き残ることができる「父系マウス」（以下、読みやすくするために「孤児マウス」と表記）の繁殖に成功した。この新たな研究は、哺乳類の単為生殖障害を理解するための新たな視点を提供するとともに、遺伝子と環境適応との複雑な関係を探る手がかりも提供する。

1980年代初頭から、科学者たちは哺乳類の単為生殖の研究を始めました。しかし、初期の実験はすべて失敗に終わった。 1990 年代初頭、科学者たちは哺乳類の中に特別なタイプの遺伝子、つまり刷り込み遺伝子を発見しました。通常の遺伝子とは異なり、刷り込み遺伝子は父親または母親の一方からのみ発現し、もう一方は沈黙したままになります。このメカニズムにより、哺乳類の 2 つのゲノム セットは同一ではなくなります。子孫の正常な発達は両親の完全な遺伝情報に依存しており、それが哺乳類の単為生殖を制限しています。

新しい研究では、顕微鏡手術を用いて卵母細胞の核を取り除き、マウスの精子を注入し、雄由来の半数体胚性幹細胞を培養した。研究により、複数の刷り込み遺伝子の異常は、胚の発育の問題、特に父方の DNA の異常な二倍体化と密接に関連しており、通常は早期の胚死につながることが示されています。研究チームは、これらの刻印された領域を半数体胚性幹細胞で一つずつ修復し、遺伝子編集された胚性幹細胞と別の精子を除核卵細胞に注入した。しかし、編集されたオスとメスのマウスは内臓に重度の浮腫を起こし、正常に生存することができなかった。

6 つの主要な刻印遺伝子セグメントが修復された雄雌マウス |細胞幹細胞

研究者らは再度遺伝子編集を行い、刷り込まれた遺伝子を修復するだけでなく、胚の過成長に関連する可能性のあるすべての領域にそれを拡大した。 5回の遺伝子編集を経て、孤児となった雄と雌のマウスの内臓浮腫などの異常症状は緩和し始め、孤児となった雄と雌のマウスの約30％が成体まで生き延びることに成功した。最終的に、研究者らは、遺伝子編集された20の刷り込み領域を持つ雄性半数体胚性幹細胞の構築に成功し、それを精子とともに除核卵母細胞に注入した。これらの単為生殖胚は発育しただけでなく、生存可能な胎児と完全に機能する胎盤を生成することにも成功しました。

成体の孤児雄マウス（左）と、同じ年齢および性別の野生型対照マウス |細胞幹細胞

孤児になったオスとメスのマウスは、誕生後、普通のマウスとは大きく異なります。普通のネズミの体重が20グラムに達すると、単独のオスのネズミの体重は約30グラムになります。さらに、単独で行動するオスとメスのマウスは、より強い探索欲求を示した。オープンフィールドテストでは、ネズミは頻繁に中央エリアに入りましたが、これは端に沿って移動するネズミの習性とは対照的です。興味深いことに、孤児になったメスのマウスの体重増加パターンは、孤児になったオスのマウスのそれとは逆であるだけでなく（体重が小さい）、行動も対照的です。オープンフィールド実験では、孤児になったメスのマウスはほとんどの場合端に沿って移動し、中央の領域に入ることはほとんどありません。単為生殖マウスの寿命は長くなりますが、単為生殖のオスのマウスの寿命は通常のマウスの 60% しか生きられません。この研究は、これらの違いは体内で完全に修復されていない残留遺伝子痕跡による可能性が高いことを示唆している。

新たな研究によると、刷り込まれた遺伝子の進化上の目的は単為生殖を直接的に防ぐことではなく、むしろ間接的な影響であることが判明している。体内に父親由来の DNA が 2 セットあると、胚は過剰に成長する傾向があり、これは生物学的に持続不可能であり、最終的には生存に影響を与える。このプロセスは、古典的な衝突仮説と一致しています。つまり、刷り込まれた遺伝子は、母親の子宮内での胚の発育を調節することで、必要な空間とリソースのバランスをとります。母親から刷り込まれた遺伝子は、子宮内の限られた空間に適応するために胎児のサイズを「縮小」する傾向があります。父親から刷り込まれた遺伝子は胎児のサイズを「大きく」することで子孫の生存の可能性を高めます。孤児になったオスとメスのマウスの体重、行動、寿命の鏡像的な違いは、両親間の遺伝子ゲームの副産物です。

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