2022年最も奇妙な科学研究のいくつかを見てみましょう

2022年、真面目な科学界は、斬新で面白い、さらには奇妙な研究を数多く世に送り出しました。科学者たちは素晴らしい想像力を持っていただけでなく、SF小説の設定を現実のものにするために懸命に努力しました。

編集：Xiaoye

動物は常に人間の想像を超えることができる

魚トラック突撃！

もし魚が車を運転できるとしたら、何を運転したいですか? 2022年1月、イスラエルの科学者たちは水槽に車輪を取り付け、6匹の金魚に地上で水槽を動かす方法を教えた。ついに魚が釣れました！ **[1]** 彼らは、魚のために特別に設計された魚操作車両（FOV）を楽々と「運転」し、目的地に無事到着し、ご褒美としておいしい食べ物を楽しみます。それで、金魚はどうやって運転するのかと疑問に思うかもしれません。金魚は水槽の中を泳ぎ回り、対象物を視覚的に確認することができます。水槽の動きを目的地まで誘導するので、FOVも同じ方向に進みます。研究者らによると、数日間の訓練の後、金魚は優れた運転手になったという。彼らは目的地までスムーズに運転し、障害物や行き止まりを避け、道を間違えることもありませんでした。では、なぜ金魚に運転を教えるのでしょうか?科学者たちは、動物が未知の環境をどのように移動するかを理解したいと考えています。

動画1 金魚が車を運転する [動画を見るには「ファンプー」公開アカウントにアクセスしてください]

「俺の攻撃を受けろ！」

2022年11月、科学者たちはオーストラリアの「陰気な」タコ（Octopus tetricus）がその名にふさわしいものであることを発見した。不幸なとき、彼らはお互いにボールを「投げる」ことで怒りを発散します**[2]**。オーストラリアとアメリカの科学者らは、オーストラリアのジャービス湾で、頭足動物が他のタコに泥や殻を故意に投げつける一連のビデオを撮影した。彼らはまず泥、砂、貝殻を集め、非常に特殊な姿勢をとり、「サイフォン」と呼ばれる管状の構造物から一気にそれらを噴出させます。したがって、科学者たちは、彼らの投げる行為は意図的な行為であると考えています。科学者がタコ同士が物を投げ合うのを目撃したのは今回が初めてで、タコは泥を投げ合うことを好むという。 24時間のビデオでは、約10匹のタコがボールを102回投げており、メスもオスも積極的に参加している。女性の方が約3分の2と多く投げており、精度も悪くなかった。メスのタコは1時間に17回投げ、相手を9回ヒットし、そのうち8回は近くにいた別のメスをヒットし、1回は最も激しく戦っていたオスをヒットした。 「攻撃」されている人は、何らかの防御または回避行動を取ることになります。

動画2 タコのスプレー [動画を見るには「ファンプー」公開アカウントへアクセスしてください]

尻尾を切ってもパートナー探しは遅れない

この研究は2021年11月に発表されましたが、2022年のイグノーベル生物学賞を受​​賞しました。これは死と愛についての悲劇的な物語です。主人公は南米の毒サソリ、アナンテリスです。不幸にして天敵の口の中に落ちてしまった場合、ヤモリのように尻尾を折って生き延びます。生き延びることができたサソリも、そのために大きな代償を払った。肛門、腸の一部、その他の後部消化器系などの組織が排出されたため、残りの人生で排泄能力を永久に失ってしまったのだ。かわいそうなサソリは何ヶ月も便秘に苦しみ、最終的にはかなり苦痛な死を迎えることになるでしょう。ブラジルの科学者たちは、尾の切断と便秘がサソリの最後の日々の動きや交尾に影響を与えるかどうかに興味を持っています[3] 。結果によると、短期的には尾の切断はオスとメス両方の走行に影響を及ぼさなかったが、長期的にはオスのサソリの走行速度のみが低下した。しかし、長期にわたる便秘は走る速度に影響を与えません。配偶者を見つけることに関しては、状況は楽観的ではありません。尾を長い間切断されたオスのサソリは走るのが遅くなり、配偶者を捕まえるのが難しくなります。第二に、健康状態の悪いオスのサソリは求愛時にうまく行動できません。最後に、尾を切断されたオスのサソリは生殖能力がまだあるが、体内に蓄積された糞便が精嚢を変形させ、機能障害を引き起こす可能性があると研究者は推測している[4]**。つまり、尻尾を切られてから待つ時間が長くなればなるほど、オスのサソリが子孫を残すのが難しくなるので、できるだけ早く配偶者を見つけた方が良いのです。

2022年のイグノーベル生物学賞受賞者は、尻尾を切断することで生き残る方法を実証した。

オウム対人間：ゴミをめぐる戦い

1930年代、食糧と淡水資源を求めて、オーストラリア軍は武器（機関銃2丁と弾丸1万発）を手に取り、国鳥であるエミューと激しい戦いを繰り広げました。その結果、人間たちは弾薬を使い果たし、数人を殺しただけで、全軍は撤退した。今、新たな種が人間との戦いに加わった。キバタンだ。この戦いのターゲットは実は都市ゴミ、そう、ゴミなのです！人間がゴミを捨てると、鳥がそれを食べます。 2022年9月、オーストラリアとヨーロッパの科学者たちは、人間と鳥には、ゴミ箱のふたを開けてゴミを捨てるという行動と、ゴミを食べるという行動という、異なるが一貫した行動があることを発見しました**[5]**。賢いオウムたちはくちばしを使ってゴミ箱の蓋をこじ開けてひっくり返し、このひっくり返すテクニックをお互いに教え合います。同時に、ゴミがひっくり返らないようにするために、オーストラリア人は重い石、水の入ったボトル、ロープ、棒を使ってオウムを追い払いますが、狡猾な相手は常に適時に対策を調整し、一進一退の戦いはとても楽しいものです。実際、この研究の目的は、人間と共存しなければならない動物がどのように行動を変え、それを他の仲間に伝えるのかを理解することです。彼らが確立し広めた複雑な文化（人間の目には「戦争」）は、常に変化する人間社会に適応するのに役立ちます。

人間は常に限界を超える必要がある

最も古い切断手術

麻酔なしで大腿切断手術を行うことを想像してみてください。手術器具として石と木だけを使うことを想像すると、31,000年前にインドネシアのボルネオ島で狩猟採集民の若者に何が起こったのか理解できるかもしれない。これが、知られている中で最も古い外科手術である。これについては、2022年9月にNature誌に掲載された論文で詳しく説明されています[6]。オーストラリアとインドネシアの科学者らが、石灰岩の洞窟で約3万1000年前（後期旧石器時代）の古代の骨格を発掘した。この遺物には、2 つの最も顕著な特徴があります。左下肢の約 3 分の 1 が失われていますが、脛骨と腓骨の断面はきれいで、慎重に切断された結果であることがわかります。また、断面には治癒した骨の仮骨も見られ、感染を防ぐために切開部が洗浄されていたことがわかります。科学者たちは、この人は以前にも脚の切断手術を受けたことがある可能性があり、手術を行った医師は脚の解剖学、筋肉、血管系に関する詳細な知識と手術技術を習得し、患者の出血死を防ぐ術後ケアを理解していたはずだと結論付けている。

左の脛骨と腓骨の断面には治癒した骨化が見られ、科学者はこれが複雑な手術の結果であると考えている。画像出典: Nature

幸せなアレルギー

アレルギーは多くの人を悩ませています。人はさまざまな奇妙なものにアレルギー反応を起こしますが、次に花粉の季節に気分が悪くなったときは、自分よりもさらに不運な人のことを考えてみてください。自分のオーガズムにアレルギー反応を起こす人がいるのです。 2022年10月の症例報告**[7]**では、健康状態は良好だった27歳のアメリカ人男性が泌尿器科医を受診し、性行為をするたび、または一人で性行為をするたびに、咳、くしゃみ、リンパ節の腫れ、前腕の痒みを伴う発疹など、インフルエンザのような症状を経験したと述べました。このかわいそうな男性は、精巣上体炎（精巣内の精管が痛みを伴って腫れる）を発症した18歳のときからこの反応を経験しており、そのため性交をできるだけ避けていた。医師は彼をオーガズム後疾患症候群（POIS）と診断したが、これは記録されている60件未満の症例のうちの1つである。医師らは、希釈した精液を注入するなどの治療法を検討した後、アレルギー患者によく使用されるフェキソフェナジンを患者に投与するという非常に単純な抗ヒスタミン療法に落ち着いた。治療は効果があり、男性は後にアレルギー症状が90パーセント軽減し、通常の性生活を送ることができるようになったと報告した。

移植手術の成功と失敗

異種移植とは、ある種の生きた細胞、組織、または臓器を別の種に移植することです。このプロセスは非常に危険で困難であり、成功への最大の障害は免疫系によって引き起こされる拒絶反応です。 2022年1月、メリーランド大学医療センターの専門家らは、57歳のデビッド・ベネット氏に対して遺伝子編集された豚の心臓移植手術を成功させたと発表した。ベネットさんは心不全を患っており、末期状態にある。残された時間は少なく、彼には死ぬか移植かという二つの選択肢が迫っている。彼は後者を選んだ。研究チームはまず、免疫拒絶反応を引き起こす可能性のある豚の心臓の遺伝子4つをノックアウトし、次に拒絶反応のリスクをさらに減らすために人間の遺伝子6つを挿入した。 8時間以上に及ぶ手術の後、遺伝子編集された1歳の豚の心臓がベネットさんの心臓に移植された。手術後しばらくの間、ベネットは好調なパフォーマンスを見せ、試合を観戦する体力さえ残っていた。手術成功のニュースは1日で世界中に広まり、世界中のメディアが報道に駆けつけた。これは人類の医学の歴史に記録する価値のある素晴らしい出来事であると誰もが信じていました。しかし、良い時代は長くは続かなかった。ベネットさんが「回復」してから2か月後、容態は突然悪化し、緩和ケアを受けて間もなく亡くなった。 7月に研究チームはニューイングランド医学ジャーナル**[8]に論文を発表し、剖検の結果、筋細胞壊死、間質性浮腫、赤血球漏出が見られたが、拒絶反応に典型的な微小血管血栓症は見られなかったと報告した。チームはまだ徹底的な調査を続けています。 「異種移植手術の成功」は短命だったが、医療の実践は決して一夜にして達成されるものではない。科学者たちは研究を続け、最終的には異種移植によってもたらされる課題を克服し、より多くの命を救えると信じている。 [9-10]**

SFが現実になるとき

ゲームをプレイできる脳細胞

「容器の中の脳」は有名な思考実験です。 10月にニューロン誌に掲載された論文では、培養された「DishBrain」が卓球のプレーをうまく学習したと報告されている。 **[11]**オーストラリア、イギリス、カナダの研究チームは、合成生物学的知能（SBI）システムの開発を専門としています。彼らはまずヒト幹細胞を使って脳神経細胞を培養し、マウスの胚からいくつかのニューロンを追加しました。合計80万個の脳細胞が培養皿内の高密度多電極アレイ上に配置され、電気刺激を通じて仮想ビデオゲーム「ポン」に接続されました。配列は上部と下部の 2 つの半分に分かれています。アレイの上部半分のニューロンは、電気信号刺激を通じてピンポンボールの位置を感知し、電気信号の周波数によってラケットに対するピンポンボールの距離がわかります。下半分のニューロンは左右の領域に分かれており、放電によって画面上のラケットの上下運動を制御します。次に研究者らは報酬と罰のメカニズムを設定した。ニューロンがラケットにボールを捕るようにうまく命令すると、電極は報酬として予測可能な信号フィードバックを脳に送信する。ボールをミスした場合、罰として予測できないランダムな刺激が送られます。プロセス全体を通じて、ニューロンの行動は「自由エネルギー原理」に沿ったものでした（簡単に言えば、脳は予測可能な未来を好み、「驚き」を避けようとします）。結局、手足のないニューロンはわずか5分で、仮想電子世界で12ラウンド卓球をプレイできるようになりました。ちょっとマトリックスっぽいですが、彼らが本当に卓球が好きなのかどうかはまだ分かりません。

動画3 人工脳細胞がポンをプレイ [動画を見るには「Fanpu」公開アカウントにアクセスしてください]

デッドスパイダーロボット

クモが怖い友達はスキップできます。

2022年7月、アメリカの科学者たちはコモリグモの死骸を使って恐ろしい「ロボット」、つまり不気味な「ゾンビロボット」を作った[12] 。コモリグモは独特な生物学的構造を持っています。筋肉で動く人間とは異なり、コモリグモの体は明確に2つの主要な部分に分かれています。前部は「頭胸部」（前体部）と呼ばれます。このクモは頭胸部を圧迫して特定の関節に内部の体液を注入し、加圧によって長い脚を開くことができる。そこで研究チームはクモを蘇生させるために、針と瞬間接着剤で頭胸部を密閉し、体液の代わりに脚に空気を注入した。圧力が増加するとクモの脚が伸び、圧力が減少すると脚が収縮します。このようにして、クモはクレーンゲームのグリッパー、つまり物体を拾い上げることができる機械的な「グリッパー」のようになります。しかし、子供たちを怖がらせることだけがこのアンデッドロボットを開発する目的ではありません。科学者らは、この技術は電子機器の製造に利用される可能性や、野生の昆虫を捕獲するための巧妙な罠になる可能性もあると述べている。

動画4 死んだ蜘蛛ロボット [動画を見るには「Fanpu」公開アカウントにアクセスしてください]

ネズミの脳？人間の脳？

マウスの脳が半分以上、人間の脳が半分以下という状況は現実的でしょうか？ 2022年10月にネイチャー誌に掲載された研究によると、米国スタンフォード大学の研究者らが、体外培養したヒト皮質オルガノイドを発達中のラットの一次体性感覚皮質に移植することに成功したことが示された[13] 。移植後、これらのオルガノイド細胞は成長を続け、ラット自身の神経回路と統合しました。最終的に、ネズミの脳の神経構成の6分の1は人間の脳細胞に由来するものとなった。研究者らは、光遺伝学を利用して人間の脳細胞を発火させ、ラットの報酬追求行動を調整した。彼らはこのアプローチを利用して、人間の神経疾患や精神疾患に関連する脳のプロセスをさらに詳しく調査したいと考えています。しかし、一部の科学者は、種の定義に関して倫理的な疑問を提起している。人間の脳のニューロンを持つネズミは、それでもネズミなのか？細胞レベルでは、これらのネズミはもはや 100% 純粋なネズミではありません。すると、別の疑問が生じます。もしそうだとしたら、種の変化を判断する基準は何でしょうか?研究チームは、ヒト細胞を動物に移植するための既存の規制に完全に準拠しているため、現時点では倫理的問題については懸念していない。 [14]** （「マウスにヒトの脳細胞を移植することで脳の理解が深まるか？」を参照）

ヒトの脳オルガノイド（明るい緑色）が新生マウスの脳に移植されました。画像出典: Nature

騙す、また騙す

科学者のふりをしたいなら

あなたがソーシャルメディアの「専門家」で、思慮深いように見えても実際にはナンセンスな文献ばかり書いている場合は、科学者を装ったほうがうまくいくでしょう。 2022年2月に発表された研究によると、私たちは「スピリチュアル・メンター」の言うことよりも科学者の言うことを信頼していることがわかりました。 [15] 研究者たちはオンラインの「ニューエイジでたらめジェネレーター」を使って流行語を組み合わせて意味深な発言を作成した。その後、この研究は24カ国でテストされ、人々は「精神的な指導者」よりも科学者からの言葉の方が信じる可能性が高いことがわかった。研究者たちはこの現象を「アインシュタイン効果」（賢い人の言うことは常に正しい）と呼んでいます。論文の著者らは、ある意味では、宗教や文化的背景に関わらず、私たちはチキンスープの達人よりも科学者を信頼していることを示しているため、この結果は勇気づけられるものだと述べている。

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参考文献

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0166432821005994?via%3Dihub

[2] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0276482

[3] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1749-4877.12604

[4] https://mp.weixin.qq.com/s/QxNVSWzHABXPjnNCJ5uHJw

[5] https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abe7808

[6] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05160-8

[7] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214442022002017

[8] https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2201422

[9] https://www.newscientist.com/article/2319108-man-who-received-pig-heart-transplant-has-died-after-pig-virus-found/

[10] https://www.umms.org/ummc/news/2022/transplant-of-genetively-modified-pig-heart-into-human-patient

[11] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627322008066

[12] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202201174

[13] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w

[14] https://www.technologyreview.com/2022/10/12/1061204/human-brain-cells-transplanted-baby-rats-brains

[15] https://www.nature.com/articles/s41562-021-01273-8

この記事は科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けています

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

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