見た目が美しいこと以外に、蛍光生物にはどのような用途があるのでしょうか?

光る生き物といえば、まず思い浮かぶのはおそらくホタルでしょう。おとぎ話に出てくるホタルの揺らめく光は、夢のような色彩に満ちています。特に夏の夜には、森や野原、川辺などで優雅に舞うホタルの群れが見られることが多く、とても目を引く光景です。

私たちのような普通の人にとって、これらの光る生き物は見た目が美しい以外に何の役にも立ちません。しかし、特別な種類の発光生物、つまり蛍光生物が存在します。これは自然界に広く分布しており、生命科学研究にとって大きな意義を持っています。

下の写真を見たことがあるでしょう？これらは蛍光生物の貢献です。

科学者が蛍光生物を通じて蛍光タンパク質を発見した経緯についてお話ししましょう。

01. 蛍光タンパク質の発見

蛍光タンパク質の発見は新たな世界への扉を開きました。

1955年、ダベンポートとニコルはクラゲが緑色の光を発することを発見した。実際、これは大きな発見だったが、二人は当時それを真剣に受け止めていなかった。彼らは、これがホタルに似ているかもしれないと考えただけです。

しかし、その異常な発光現象に気づく人は必ずいる。彼は下村脩です。下村脩氏がクラゲを精製していたとき、太陽光、特に紫外線の下で緑色に見えるタンパク質について言及しました。緑色の光は非常に強いため、紫外線がタンパク質を活性化することになります。

そして、このタンパク質は有名な緑色蛍光タンパク質（略して GFP）です。

もちろん、これは偶然ではないということをここで言わなければなりません。まず下村脩自身が発光タンパク質の抽出に取り組んできました。例えば、彼はこれまでにも別の種類の海洋生物から発光タンパク質を抽出しており、その発光強度は非常に強かった。これは彼のその後の研究にとって良い基盤と興味も与えた。第二に、下村脩にとってクラゲから緑色蛍光タンパク質を抽出することは非常に困難でした。彼はたくさんのクラゲを集めて、それを浄化する必要がありました。

しかし、いずれにせよ、それは壮大な発見となるだろう。その後、下村脩氏はこの発光タンパク質を研究し、その化学組成を分析しました。

しかし、現時点では、人々はこのタンパク質の重要性をまだ認識していません。

02. 緑色蛍光タンパク質の生命科学への影響

実際、下村脩は蛍光タンパク質の構造を解析した後、それが役に立たないと感じて諦めた。それから10年以上経って、別の外国人科学者であるグラス・プラッシャーが、GFP遺伝子の分離という別の種類の研究を始めました。

ここで説明しておきたいのは、タンパク質は生命の主な実行者であるが、遺伝子の転写と翻訳によって生成されるということです。遺伝子によってのみ、タンパク質を継続的に生成したり、タンパク質に基本的な変更を加えたりすることができます。それがプラッシャーのやったことだ。彼はクラゲのゲノムからGFPをコードする遺伝子を単離した。

もちろん、これは時代背景も大体同じです。この時までに、人類はすでに遺伝子を研究する能力を持っていました。これまで、人類が遺伝子を研究する方法は実はほとんどなく、言い換えれば、その普及は非常に遅かったのです。しかし残念なことに、資金援助が不足していたため、プラッシャーは最終的に科学研究を断念した。そうでなければ、彼は間違いなくノーベル賞を受賞していただろう。

しかし、彼は GFP 遺伝子をマーティン・チャルフィーとロジャー・ツィエンに渡し、この 2 人は GFP や蛍光タンパク質の分野の重要な創始者となりました。どちらもすでに GFP 遺伝子を持っているので、それを改変したり、有用なものにしたりすることはできるでしょうか?そこで彼らは GFP を改変したり、他の生物に GFP を発現させたりしようと試み、成功しました。

この成功は大したことではなく、生命科学全体を直接促進したのです。ご存知のように、遺伝子操作を行う際に私たちが非常に懸念することの一つは、遺伝子操作が成功するかどうかということです。しかし、遺伝子操作が成功するかどうかを直接観察することはできないので、ただ黙って見守ることしかできません。細胞であれば大丈夫ですが、高等生命体の場合は待たなければなりません。蛍光タンパク質を使用すると、インジケーターがあり、成功したかどうかを視覚的に確認できます。

蛍光タンパク質によって、生命科学研究は歩くことから高速鉄道へと一気に移行したと言えるでしょう。マーティン・チャルフィーとロジャー・ツィエンは緑色蛍光タンパク質の巨匠となった

03. 蛍光タンパク質の応用

その後、蛍光タンパク質の偉大な発見があり、人々は主に下等生物を中心としたさまざまな生物で新たな蛍光タンパク質を発見し続けました。

このように、様々な色の蛍光タンパク質が発見されている

こうして、今日の生命科学におけるさまざまなカラフルな色彩が形成されてきました。

2008年10月8日、日本の科学者下村脩氏、アメリカの科学者マーティン・チャルフィー氏、ロジャー・ツィエン氏が緑色蛍光タンパク質の発見と改変によりノーベル化学賞を受賞しました。