研 究 会・学 会 スケジュール
IRSF —これまでの10年と今後の展望

研究を成し遂げた研究者の姿をたどり、その当時の写真と

（火）
〜18日
（木）
開 催 日 ： 2010年11月16日
開 催 場 所 ： 名古屋大学野依記念学術交流館1階会議室
主催 ：グローバルCOE「宇宙基礎原理の探求」
問い合わせ ： 永山貴宏 理学研究科 COE特任助教
nagayama@z.phys.nagoya-u.ac.jp／052-789-2922

ともに、研究者の人となり、エピソードなどで構成する。第16〜18号ではノーベル賞の益川敏英氏、
小林誠氏、
下村脩

第4回物質科学フロンティアセミナー「分子の集合が拓く科学の最前線：高分子、超分子のサイエンス」

氏がこのページでそれぞれ紹介された。今号は中野藤生
氏を取り上げた。電気伝導度の「中野・久保公式」は、
ブラ（金）・ 11月20日（土）
開 催 日 ： 2010年11月19日
開 催 場 所 ： 名古屋大学野依記念物質科学研究館2階
主催 ：グローバルCOE「分子性機能物質科学の国際教育研究拠点形成」
問い合わせ ： 渡辺芳人 物質科学国際研究センター 教授
gcoe-office@chem.nagoya-u.ac.jp／052-788-6200

ウン運動の研究からアインシュタインが見出した関係式を"Biophysical view of the living state" ―大澤文夫さんの米寿をお祝いして
および、
GCOE、
構造生物学研究センター 国際シンポジウム：「分子集合と分子構造のダイナミックス」ている。
と教科書的に書いてみたが、実は、筆者が中野氏

（月）
〜24日
（水）
開 催 日 ： 2010年11月22日（22日）、
名古屋大学野依記念学術交流館（23日・24日）
開 催 場 所 ： 名古屋東急ホテル
グローバルCOE「システム生命科学の展開：生命機能の設計」
主催 ： 実行委員会、および構造生物学研究センター
問い合わせ ： 前田雄一郎 理学研究科 教授 ymaeda@cc.nagoya-u.ac.jp

格子、
鏡映群と代数幾何

量子論的に拡張したものであり、20世紀後半から現在に至る非平衡統計力学の元祖的研究として位置づけられの業績を知ったのは、
恥ずかしながら、『 物性研究』84,157（2005）の中野氏のインタビュー記事を読むように同僚から

（水）
～26日
（金）
開 催 日 ： 2010年11月24日
開 催 場 所 ： 名古屋大学理学部1号館
主催 ：日本学術振興会科学研究費補助金基盤研究（S）「格子、
保型形式とモジュライ空間の総合的研究」
問い合わせ ： 金銅誠之 多元数理科学研究科 教授
kondo@math.nagoya-u.ac.jp／052-789-2815

中野氏に最新の研究成果に関するセミナー講演をしていただいた。その内容は学術論文として『 物性研究 』—

P. W. Anderson

中野氏の研究意欲に圧倒された次第である。
（岡本祐幸）

表紙説明

第20回名古屋大学理学懇話会「自然がつくれない結晶格子」（金）
開 催 日 ： 2010年12月3日
開 催 場 所 ： 名古屋大学野依記念物質科学研究館講演室
主
催 ： 名古屋大学理学部・大学院理学研究科広報委員会
講 演 者 ： 内藤久資 多元数理科学研究科 准教授
松本正和 岡山大学大学院自然科学研究科 准教授
問い合わせ ： 名古屋大学理学部庶務掛
kouhou@sci.nagoya-u.ac.jp／052-789-2394
http://www.sci.nagoya-u.ac.jp/kouhou/

角砂糖といえば一辺が15mm程度の立方体。そんな小さな空間に10 23個もの原子が集まって私たちの身のまわりの物質は構成されている。そこでは電子が強く相互作用することで、さまざまな現象が起こる。物性
物理という学問の魅力が垣間見られる。

2011年銀河進化［メガ ― セージ］
研究会

No .19Mega-SAGE Meeting 2011

（月）
〜26日
（土）
開 催 日 ： 2011年3月21日
開 催 場 所 ： 名古屋大学
主催 ： 名古屋大学大学院理学研究科天体物理学研究室、
大阪府立大学大学院理学系研究科宇宙物理学研究室、
SAGE（Surveying the agents of galaxy evolution）国際共同研究
問い合わせ ： 河村晶子 理学研究科 准教授 kawamura@a.phys.nagoya-u.ac.jp

広報委員

國枝秀世（研究科長）

autumn _ winter 20102010年10月15日発行

篠原久典（副研究科長）
松本邦弘（評議員）
佐藤周友（数理学科）
福井康雄（物理学科）※委員長

組織図

飯嶋

徹（物理学科）

岡本祐幸（物理学科）

理学部・理学研究科・多元数理科学研究科・環境学研究科（地球環境科学専攻）
大学院研究科（専攻名）

多元数理科学研究科
多元数理科学専攻
理学研究科

大木靖弘（化学科）
杉山 伸（生命理学科）

関連施設等
附属南半球宇宙観測研究センター

瀧口金吾（生命理学科）

附属タウ・レプトン物理研究センター

川邊岩夫（地球惑星科学科）
伊藤正彦（事務長）

太陽地球環境研究所

素粒子宇宙物理学専攻

素粒子宇宙起源研究機構

化学科

物質理学専攻物質科学国際研究センター

生命理学科

生命理学専攻

編集発行

本誌の原稿執筆や取材などにご協力いただける方を求めています。
広報委員会までご連絡ください。

遺伝子実験施設

地球環境科学専攻

名古屋大学理学部・大学院理学研究科広報委員会〒464 -8602 名古屋市千種区不老町
ご意見、ご感想をお待ちしています。

附属臨海実験所
附属構造生物学研究センター

環境学研究科

特集

エコトピア科学研究所

物理学科

地球惑星科学科

Mo re i s d i f f erent .

勧められたのが契機である。
その後、2006年4月に83歳の86,733（2006）に掲載された。80歳を越えてもなお衰えない

Lattices, Reflection Groups and Algebraic Geometry

数理学科

19

巻頭の「時を語るもの」は、名古屋大学において優れた

10 years of IRSF and the future

理学部（学科名）

名古屋大学理学部･大学院理学研究科広報誌［理フィロソフィア］
autumn _ winter 2010

編 集だよりなお、
ご投稿などの採否については当委員会にお任せください。
次号は2011年4月頃発行の予定です。

生物機能開発利用研究センター
附属地震火山・防災研究センター

株式会社電通株式会社コミニケ
株式会社ティ・エム・シー

事務部

年代測定総合研究センター

制作
編集協力
デザイン

技術部

地球水循環研究センター

・本誌記事、写真等の無断複写、転載を禁じます。

博物館

I S S N 1884 _ 8486

「多くなると何かが変わる― 多 数の電 子の多 様な機 能 ―」04 _ 電流が溶かす電子の氷◇寺崎一郎
08 _ 高温超伝導現象を探る◇紺谷 浩
02 _ 時を語るもの〈中野藤生 博士〉◇木村初 男

03 _ 理のエッセイ◇河村晶子
12 _ 若手研究者がいく◇成田哲博／奥田哲弘・筒井大貴／柳澤周一／川平友規
20 _ 名誉教授に聞く◇杉浦昌弘

時を語るもの◎ 理のエッセイ

中 野 藤 生 博 士 ＿ 電 気 伝 導度の「 中 野・久 保 公 式 」の発 見

2 3 時の国 際 会 議

中野藤生博士は、1955年1月に33歳で大阪大学助手から

この後、久保亮五らを中心とした日本の研究者たちによる物理学教授として名古屋大学教養部に着任した。赴任して研究が、非平衡系統計力学の線形応答理論とよばれる有名

まもなく、同僚の実験家荒川泰二の依頼で読んだ久保亮五＊1

な公式系に集大成された。
その先駆となった電気伝導の公式＊2と富田和久 の磁気共鳴の論文からヒントを得て、新しい電気も次第に「久保公式」とよばれて、不運にも中野の名は忘れ伝導理論を考えつき、『 物性論研究』84号に「ひとつの電気伝られてしまう。
しかし、近年の研究で、この公式の第一発見者で導計算法」を発表した。電流の流れる導体は熱的に非平衡ある中野の寄与が再評価され、この公式は「中野・久保公式」

状態であり、電気伝導度をミクロな立場から計算する従来のとよばれることが多くなってきている。

方法は何段階もの論理の連鎖で組み立てられる複雑なもの

以後中野は、理学部物理、工学部応用物理の教授を歴任だった。
中野が提出したのは統計力学的に厳密で極めて簡明

し、統計物理学の基礎的分野で多くの成果を上げたが、そのな公式だったから、金属や半導体の電子輸送現象の研究が研究姿勢や学生との真摯な接触から、指導生は大きな影響を盛んだった時期でもあり、たちまち研究者に受け入れられ、引き受けた。教養部での指導生だった益川敏英もその一人で続く活発な研究をよびおこした。直後の1955年6月に来名したある。1986年の停年退官後も、線形応答理論の基礎研究を中野に自分の考えたファインマン＊3博士も非常に興味を示し、続けたが、益川がノーベル物理学賞受賞の報告に訪れた同様な公式のメモを残した。

4カ月後、2009年8月に中野は86歳で永眠した。

（名古屋大学名誉教授

河村晶子

素粒子宇宙物理学専攻准教授

な か の ふ じ お

中野藤生（1922 _ 2009）
元名古屋大学教養部・理学部・工学部教授

Illustration: Miho Nakagawa

受話器を通して、“ハロー、
ハウ・アー・ユー・
ドーイング？”という聞き慣れた声が聞こえてくる。それに続いて20名程度の参加者が挨拶を交わし1時間の木村初男）

会 議がはじまる。パリ午 後 4 時、ロンドン午 後 3 時、ボルチモア午 前 1 0 時、
ツーソン・ロスアンジェルス午前7時、名古屋午後11時 — 、世界中からアクセスする定例テレビ電話会議のヒトコマである。
ここ十年あまりの、
インターネット通信の発展は著しい。私たち研究者の活動
もより国際化し、日本と世界が太いパイプでつながれている。宇宙の研究の多くも、広い国際的な協力のもとに進められている。筆者が日本側の窓口をつとめる国際共同研究の1つが、マゼラン雲の赤外線観測である。大小マゼ◇写真の説明左ページ左は『物性論研究』84号（1955年

赤外線天文衛星が、心躍る鮮明な銀河の画像をもたらす。
この研究には5月発行）に掲載された中野博士の論文。

世界約10カ国60名の研究者が参加しており、女性天文学者マーガレット・マイ

謄 写 印 刷 独 特の誌 面が時 代を物 語る。
『物性論研究』には、中野の論文に続いてスナー博士がリーダーを務める。皆で議論した観測計画は着々と実行され、1年間に重要な関連論文が15編も投稿され次のステップを週単位できめなくてはならない。定例の電話会議は、月何回るほど、当時の物性研究者の活発な研究

かのペースで開かれる。

討論に大きな役割を果たした。上は『物性論研究』表紙。左ページ右上は中野の回想

海外渡航や外国人研究者受け入れの間口が広がったことの効果も大き的論文Int. J. Mod. Phys. B 7（1993）2397

い。
自然科学に基本的に国境はないが、考え方には個性があり、またマネジに掲載されたファインマンの筆跡。

メントに関してはお国の事情を考慮せざるを得ない。歴史的に各国得意の切り絵は、益川がノーベル物理学賞受賞を報告するため中野博士宅を訪ねた際の様子を描いたもの。中央が中野博士、右が専門があり、国境をこえて協力することで、新鮮な価値が生み出される。マゼラン雲の研究では、「なんてん」望遠鏡の電波地図が日本の存在感を高める。

益川。それぞれノーベル賞の賞状とメダル

年2回ほど実際に会って議論をすることで、共同研究は一層深みを増し、を手にしている。左上が切り絵の作者で効果的になる。2010年はパリ近郊のサックレイで会合をもった。
メンバーの強い中野博士に絵を指導していた早瀬ふさこ氏。
＊1 久保亮五（1920 _ 1995）
元東京大学理学部教授＊2 富田和久（1920_ 1991）

元京都大学理学部教授＊3 R.ファインマン
（1918_ 1988）
アメリカの物理学者。
ノーベル物理学賞（1965年）を受賞。
02 時 を 語 るもの

ラン雲は、太陽系に最も近い銀河である。ハッブル宇宙望遠鏡に続く最新の要望により2011年3月に予定される次の会合の開催地は名古屋に決まった。
ホスト役としての名古屋大学側の準備が、これから忙しくなる。

Akiko Kawamura

高校より英国に留学し、マンチェスター大学物理宇宙物理学科卒。
名古屋大学大学院理学研究科にて博士号取得。2009年より現職。

No.19 autumn _ winter 2010

03

特集

多くなると何かが変わる—

多 数の電 子の多 様な機能 —More is different. — P. W. Anderson
私たちの身のまわりの物 質は、角砂糖くらいの大きさの中に1 0 23 個を越える原子がひしめいて、（a）

互いがさまざまに相 互 作用することで、かたちを保っている。

回折像

（a）

（b）

（b）

相互作用がなくなれば、世界はたちまちばらばらになってしまう。
電子の結 晶 化や高 温 超 伝導現象など、強い電子間相 互 作用によって発 現 する、不 思 議な物 性 物 理の世 界を解き明かす 。

回折X線
X線

（2010年 6月26日、第 19回理学懇話会より）

θ
X線
入射X線

d

単結晶試料

図1

電流が 溶かす電 子の氷

図2

X線回折

（a）X線回折の模式図。X線を結晶に当てると、X線はとびとびの角度で結晶から出ていく。
それを結晶の後方に置いたスクリーンで検出すると、規則的なパターンが現れる。
（ b）X線回折の原理。結晶の周期dに対して、
波長λのX線は2dsinθ＝λを満たす角度で回折される。

寺 崎 一 郎 物 質 理 学専攻教授

強相関電子系のイメージ（a）ハイウェイのジャンクション。
ハイウェイには中央分離帯とジャンクションがあるので、青い
車は黄色の車や赤い車を気にすることなく走行できる。
（b）信号のない一車線の交差点。
青い車は、黄色の車と赤い車を避けるために左折するしかない。

「強相関電子系」とは何か
一方、物理学は「少数の基本法則と少数

アンダーソンの言葉を言い換えると、「1つ1つではありません。昼休み前の高校の教室のよ「電子の氷」についてお話をする前にもうの基本粒子がこの世のすべてをかたちづくっの原子や電子のことがわかっても、すべてがうに、学生は椅子に座っていますが、早く食堂

1つ知っておきたい現象があります。電子がている」と訴えている学 問でもあります 。

理 解できるわけではない。原 子や電 子 がに行きたくて、
うずうず動いています。それがたくさん集まったときに現れる「強相関電子

しかし、一度「少数の基本法則しかない」

たくさん集まるとすべては変わってしまう」と固体の状態です。

系」です。強相関電子系を説明してみましょう「少数の基本粒子しかない」ということを認めいうことになります。
このようなことを「創発性液体も固体も原子と原子は接しています（図2）。図2（a）のように、中央分離帯で区切らると途端に浮かび上がってくる謎があります。

（emergence）」といいます。今日の講演のもうから、原子と原子の間の平均的な距離はだ

れている幅の広いハイウェイがあるとします。

私たちの世界が、100に満たない種類の元素

1つのテーマである「高温超伝導」
も創発性

いたい同じです。
同じですが、
固体は、椅子のハイウェイにはジャンクションがあり、左に曲がが集まって、
10くらいの基本法則でできているによるものです。物質の物理学とは、
日々、位置は決まっていますから、1つの椅子の位るのも右に曲がるのも自在です。前から来るのならば、「どうして私たちの世界はこれほど

私たちの想像を超えて自然は豊かだという置が決まれば無限の彼方にある椅子の位置

対向車とぶつかることは決してありません。

豊かで多様なのか」という疑問です。

ことを実感する学問なのです。

まで予測できます。液体は、規則正しくならん

このようなジャンクションだけでできた町で、でいませんから、椅子の位置を1つ決めても地点Aから地点Bまで最短コースを見つける

無限の彼方にある椅子の位置は予測できまのは簡単で、
単に地図上で最短コースをみつ

せん。
つまり、
「原子が規則正しくならんでいる

ければいいわけです。それは基本的に地図かどうか」が液体と固体の違いです。

の問題です。

たとえば「空が青く、木々が緑なのはなぜか」「水は蒸気になったり、凍ったりするのは

Ichiro Terasaki

1963年生まれ、1990年東京大学大学院工学系研究科博士課程中退。東京大学助手、
超電導工学研究所主任研究員、早稲田大学教授を経て2010年より現職。専門は物性物理学の実験的研究。
とくに、遷移金属酸化物や有機伝導体の新機能開拓。
「新しく、面白
く、役に立つ物質」の研究がモットー。

なぜか」「金属が光って、ガラスが透明なのは

次に、水と氷のお話をします。
「多くなるとなぜか」「電気が流れる流れない、磁石に何かが変わる」ということの最も典型的な例がなるならない、は何で決まるのか」ということが「水と氷」です。
水が水素原子2つと酸素原子

原子どうしが並ぶ間隔は私たちの目にみえ疑問です。
このような問題を取り扱うのが物質

1つが集まってできた分子であることはだれでもないほど小さく、それにちょうど合うような物の物理学です。そのような意味では「宇宙」

知っています。
しかし、
水分子1個では、その分差しが必要です。その物差しがX線です。

や「素粒子」などの自明な疑問ではなくて、子が水なのか氷なのかはわかりません。
たくさ

X線が結晶に当たると、とびとびの角度でX線

私たちが賢くなったことではじめて浮かび

ん集まってはじめて水か氷かがわかります。

が結晶から飛び出していきます。
これを回折

私たちのまわりには目にはみえないけれども現象といい、
規則正しく整列した原子によってこうした疑問の多くは電子の働きによるもの

原子や分子があります。
「気体」はその密度散乱されたX線が強め合って遠くまで伝わる上がる疑問です。

物質の物理学とは

水と氷は何が違うのか

きょうは、「 電 子の氷 」についてなるべく究極の姿である「素粒子」です。私たちはです。素粒子を研究している人にとって、電子が低く、でたらめな方向に飛びまわっていま現象です（図1）。回折は規則正しく並んだ

わかりやすく興味をもっていただけるように「星の先に何があるのかを知りたい」と思い、は素粒子の1つにすぎませんが、その1つのす。
気体の温度が下がると「液体」になります。

構造がなければ生じません。
つまりX線を当てお話をしたいと思います。

「世界は何でできているのか知りたい」と思い

電子が膨大に集まると、いろいろな現象を「液体」は原子がぎゅうぎゅう詰めになりながらて、
スクリーンに模様が現れてくると、「この

まず、物質の物理学の魅力を知っていたます。宇宙物理学や素粒子物理学は、人間見せはじめます。

も動いています。液体の温度がさらに下がる

なかでは原子が規則的にならんでいる」とだくために、「 多くなると何かが変わる」というの本性に関わる自然な疑問です。
ある意味、そのことをノーベル物理学賞学者のアンと、「固体」になります。
「固体」では、原子は等判断できるわけです。液体の場合は、X線をお話をします。物理に興味のある一般の方が自明な問いであり、みんなと面白さを共 有

ダーソンは、「多くなると何かが変わる（More

間隔でならんでいます。等間隔でならんでい

あててもこのような模様は見えません。X線回

思う疑問の1つが「宇宙」、もう1つが物質のできる問題です。

is different）」という言葉で表現しました。

るとはいっても、その場所で止まっているわけ

折は液体と固体を区別する強力な道具です。

04 特 集 ＿ 多くなると何 か が 変 わる

No.19 autumn _ winter 201005

講演を聞いて特集_ 多くなると何かが変わる

物質科学の新しいパラダイム「有機サイリスタ」の可能性
それに対して、図2（ b）のように一車線でが高いときは、電子は互いに避け合いながら温度を上げて凍った電子の氷を溶かし

信号のない狭い道路を考えます。
この場合動いていますが、温度が下がるにつれて動けてみます（図4（a））。温度を上げていくと、だん

は、他の車のことを考えながらでないと、
自分

なくなり、
電子は規則正しくならんで止まります。

だん薄くなり、72Kぐらいになるとほとんど見えの車の運転はできなくなります。つまり、上とこれが電子の氷です。
水と氷の問題に比べてなくなります。氷は温度を上げると0℃で溶け同じ最短コースの問題は、
もはや地図上に厄介なことは、電子は規則的な周期性をもっますが、それより少々低い温度です。9Kぐらい

置いたすべての車に関して同時に解かなけている固体のなかを背景にしながら動いてから温度を上げていくと氷は溶けるということればならない問題になるわけです。
このようないるということです。つまり、すでに凍っているを見て、確かに物質のなかの電子が溶けた問題を「強く相関する系の物理」とよびます。

原子の氷のなかを自由に動いている電子がということがわかりました。

車を電子に置き換えて、交差点を原子にいましたが、電子はさらに原子の氷の上で凍

私たちは、この実験で面白い現象を見つけ置き換えると、そのまま強相関電子系の舞台

ることになります。図3にその様子を示します。

ました。それは、電子が氷になっているときにができ上がります。
シリコンのような半導体は残念ながら、電子が凍ったかどうか、手では電気抵抗が高くて電流が流れにくいのに、高速道路のジャンクションにあたります。道路

さわって確かめることはできません。
しかし、無理やり電流を流すと氷は溶けるというもの

研究から派生した有機エレクトロニクスのを走る車もまばらで、
はるか彼方まで眺めても電子が規則的に止まったかどうかはX線をです（図4（b））。
この発見には興奮しました。

研究も盛んである。
これらの研究は、基本

自分しか走っていません。そのようなときには使えばわかります。X線が同じように見えてこの電流を流すと消えていく氷のふるまいは、的にはすでに存 在 する無 機の金 属や地図（物理学ではバンド構造という電子状態いるときには物理学者は氷のような固体と温度を上げて消えていく氷のふるまいとまった

半導体、および超伝導体を手本とし「さらに対応します）を描けばいいわけです。一方、して扱うわけです。

く同じです。
これは一体どういうことなので

なぜ凍らないのか」がわかれば、「流れる水はいうことです。
この物質は、それ自体がデバしょうか。

なぜ凍らないのか」がわかるかもしれません。

イスとして動くわけです。

強相関電子系では2つの交差点に車が1台

松下未知雄

物質理学専攻准教授

今回の寺崎氏の講演では、物質科学における最先端の研究について、その面白さを、巧みなたとえ話を駆使して専門外の聴衆にもわかりやすくお話しいただいた。
講演で取り上げられた物質は「有機導体」とよばれる物質群のうちの1つである。有機導体の研究は1950年代の有機半導体にはじまり、有機合成金属、有機
超伝導体へと進化し、近年ではこれらの追究する方向に展開してきたといってよいは必ずいるというぐらいに詰まっているところ

冬の寒い日に、池は凍りますが、川は凍りま

電流を流すと電子の氷が溶けて電気がサイリスタがインバータ（直流を交流に変換

を車は走っています。
そのようなときには、すべてせん。
また、冬、雪国の人は水道管の破裂を流れやすくなる、ということから、電圧−電流する素子）の部品になれるように、有機サイリの車が融通を利かせながら動かないといけ防ぐために、水道の水を少し流しておきます。

特性がN字型になることがわかります（図5

スタは、そのまま有機インバータになります。

ません。
その結果、
生じる1つが「電子の氷」と流れている水道の水も温度がもっと下がって（a））。
このN字型は、実は半導体のデバイス

私たちは、この有機物に直流電圧を印加するでもよぶべき電荷整列現象です。

いけば凍ります。
しかし、何度かということは「サイリスタ」の特性と同じです（図5（ b））。

と交流電流が生じることを発見しました（図5

わかりません。
いったいどれくらいの温度で凍る

私たちが「有機サイリスタ」とよぶわけはここに（c））。そうなると面白い物質は同時に役にのか、流れている水と流れていない水は何があります。有機サイリスタは自発的に凍った立つ物質になるかもしれません。面白くて役に私たちが有機サイリスタと名づけた有機

どう違うのか、という問題を解く必要があり電子に電流を流して溶かすだけで、この構造立つ物質の物理を調べていくなかで、できれ伝導体には、2分子あたり1個の電子が存在ます。
これについて、私の知るかぎり満足のを実現します。つまり天然の物質が微細加工

ば新しい物理学をつくりたいと考えています。

し、
強相関電子系をつくり上げています。温度

いく物理学の解答はありません。
「流れる電子はなしに半導体のようにふるまうことができると本日はどうもありがとうございました。

電子はどうやって凍るのかによく電気を流すにはどうしたらよいか」をであろう。
これに対し、2005年の寺崎氏の「有機サイリスタ」の発見は、この分野が、有機導体がもつ有機物ならではの側面に焦点を当てた研究へと転換するきっかけをつくったものと評価されている。
寺崎氏が発見した有機サイリスタの性質は、「物質を流れる電流によって、さらに電流がよく流れるようになる」という現象に帰結することができる。講演の中では、そのメカニズムを、物質の中で動きにくくなった電子を「電子の氷」にたとえ、流れる
水で氷が融解したり、逆に流れている水が凍りにくい現象を例にとって、非常にわかりやすく解説された。
そこに至るまでも、
本来（c）136K

（d）9K

（a）

（a）

9K

分子の氷の
スポット

32K

72K

0mA
有機サイリスタのイメージ（a）有機サイリスタにおける電子の氷の模式図。○で描かれた格子は有機分子の位置。有機分子は結晶をつくっているので規則的に並んでいる（分子の氷）。電子はその分子の氷の上に1つ置きに整列している。赤丸は電子がいる場所、青丸は電子のいない場所を表す。
電子は、縦方向に格子の2倍の間隔で整列している。
（b）（a）の状態から予想されるX線回折像。大きなスポットは分子の氷からくるもの
で、その間に電子の氷からの回折スポットが現れる。
（c）高温のX線写真。分子の氷のスポットだけが見える。
（d）低温のX線写真。四角で囲った部分に、分子のスポットの間に別のスポットが現れている。
これが電子の氷のスポット。

P
N
P
N

8
6
4

0 -3
10

電子の氷の
スポット

図3

10

2
（b）

図4

1mA

2.5mA

電子の氷

（a）電子の氷の温度変化。温度が上がるとスポットが消える、すなわち電子の氷が溶けるのがわかる。
（b）温度を低温に保ったまま電流を流したときのX線写真。温度が上がったときと同じように、電流によって電子の氷は溶ける。

図5

有機サイリスタ

10-2

10-1
電流（mA）

はさまざまな専門的概念の理解を必要と6.5Vするところを、強相関電子系を一車線の道路でたとえるなど、
自然現象における
ある種の普 遍 性をも感じさせる巧みな

6.3V

たとえ話を用いて聴衆の理解と興味を深めていったことには感銘を受けた。

100
6.2V

（a）有機サイリスタの電圧–電流特性。N字型の非線形特性が観測される。有機サイリス
タでは電流によって電子の氷が溶けるため、電流によって抵抗が1000倍以上低下する。
そのため電圧降下が電流に比例せず、電流とともに減少することが起きる。
（b）
サイリス
タ素子の模式図。
サイリスタはN字型の電圧–電流特性を示す素子で、N型・P型の素子を4個または8個組み合わせてつくられる。
（c）有機サイリスタに直流電圧を加えたときに生じる交流電流振動現象。電圧が6.3V付近で急に交流が生成されたことがわかる。
こ
の電圧は、
（a）
で電圧が電流の減少関数になる電圧に近い。直流から交流を生成することをインバータというが、これは有機インバータといってよい現象である。

機能性物質物性研究室ホームページ
06 特 集 ＿ 多くなると何 か が 変 わる

（c）

（b）

交流電流（µA）（b）電子の氷が示すX線回折像

電圧（V）（a）電荷整列状態（電子の氷）

一方、
このような有機サイリスタの性質

10 µA

は、柔らかさや構造の自由度の大きさという、有機物質に共通する特性に起因

6.0V

0

0.1

するため、
この研究を契機に他の有機導体
0.2
0.3
時間（秒）

http: //www.condmat.net/

0.4

においても類似の性質が発見され、さらに多様な物性の発見に結びついている。
無機物質をまねるのでなく、有機物にしか実現できない物性の探求が物質科学の新しいパラダイムを拓くものと期待される。
No.19 autumn _ winter 201007

特集_ 多くなると何かが変わる

高温超伝導現象を探る
紺 谷 浩 物質理学専攻准教授

格子歪を介して電子間に引力相互作用が流が流れます。
クーパー対ができると超伝導伝導体」が発見されまして、その数年後に働くことがわかります。BCS理論によると、格が起こる理由はここにあります。量子力学の転移温度は160Kまで達し、そこで止まって子歪による引力相互作用により2つの電子は摩訶不思議な粒子性、波動性の二面性を、います 。その後 、2 0 0 8 年に鉄ヒ素 系 高 温

クーパー対といわれる、風 変わりな分 子を超伝導状態においてはマクロに観測する超伝導体が発見されました。
これは50Kを形成します。

ことが可能になります。
なおBCS理論は後に超えた2つ目の高温超伝導体です。

＊6では、クーパー対ができるとなぜ超伝導に

南部陽一郎先生 によって素粒子理論になるのでしょうか。
これを説明するためには、応用され、物質の質量の起源が明らかにさすべての物 質は粒 子 性と波 動 性の2つをれました。
さらに原子核や中性子星においてもっているという量子力学の考え方を説明しは、核子によるクーパー対が形成されることなければなりません。世の中の物質は粒子でがわかっています。
また究極の基本粒子でもあり、波でもあります。物 質 波の波 長は、あるクォークも、
カラー超伝導とよばれるクー「ド・ブロイ波長」といって、その粒子のもつパー対形成を起こします。BCS理論は、今日

運動量に反比例します。金属中の電子は非の物理学における最重要概念の1つです。

常に高速で動いているため、ド・ブロイ波長

高温超伝導体の発見は1Å程度と大変短いです。一方クーパー対
1968年生まれ。1995年京都大学大学院理学研究科博士課程中退。東京大学物性研究所助手、文部省若手在外研究員、埼玉大学助教授を経て、2004年名古屋大学
大学院理学研究科助教授。2007年より現職。

Hiroshi Kontaniは一種の合成粒子ですが、BCS理論による1986年に銅酸化物高温超伝導体が発とその重心運動量はほとんどゼロなので、見され、高温超伝導の研究がはじまりまし

1㎝、1m、100mという目に見えるぐらいの長た。超伝導体発見の歴史をグラフにまとめまい波長をもった状態、巨視的量子現像が実

した
（図2）。

現します。
クーパー対の物質波は最大10 個

1911年から70年の間、超伝導転移温度の電子がつくる位相がそろった丈夫な波では4Kから20数Kまで徐々に上がっていきまあるため、簡単に散乱されることなく永久電した。
ところが1986年に「銅酸化物高温超23超伝導とは何か

BCS理論とクーパー対

超伝導は、特定の金属や化合物などのケルビン卿 は「絶対零度で電気抵抗は無1957年に、バーディーン 、クーパー 、物質を超低温に冷却したときに、電気抵抗が限大になる」と予想しましたが、別の学者はシュリーファー＊6によりBCS理論が提唱され急激にゼロになる現象です。医療の現場で「温度を下げると電気抵抗も小さくなり、絶ました。BCS理論は超伝導現象の基本的な180利用されるMRI は非常に強力な磁場をつく

対零度で一定値に近づく」と考えました。いメカニズムを説明するものです（図1）。

160る装置ですが、これは超伝導磁石によってろいろな予 想がなされましたが、オネスは超伝導状態において金属中の電子はどう

実 現されています 。
リニアモーターカーの1911年にすべての予想を覆す新現象であなっているのでしょうか。金属中の電子はプラ

重たい車体を浮かび上がらせる電磁石はる「超伝導現象」を発見しました。
なお今日

スイオンである格子と引きつけ合うため、電子超伝導のマグネットが使われています。

では常圧下で27種類の、圧力下では50種の周囲の格子はわずかに歪みます。電子は類もの単 体 金 属が超 伝 導になることがわ

軽いため、光速の100分の1ぐらいのスピードお話します。1908年、オネス がヘリウムのかっています。興味深いことに、金、銀、銅はですぐに移動してしまいますが、格子の歪み

液化にはじめて成功しました。液体ヘリウムの電気抵抗が大変小さい金属ですが、超伝はすぐには回復しません。歪みの個所はプラ

沸点は常圧下では4.2K（－269℃）ですが、導にはなりません。伝導度の良い金属ほどスイオンが集まりプラスに帯電しているので、ポンプを使って減 圧すると沸 点は下がり、高い転移温度を示すわけではありません。

別の電子が引き寄せられます。
このように、最初に、超伝導の研究の歴史について＊2＊4

1 Kまでの低 温を実 現できるようになりました。オネスはこの液体ヘリウムを使って「電気抵抗の温度変化」についての研究に着手しました。
絶対温度0K（－273.15℃）に向けてどんどん温度を下げていくと金属の電気抵抗がどうなるのか、当時の学者たちはさまざまな予想をしていました。熱力学の大家である

08 特 集 ＿ 多くなると何 か が 変 わる

図1

（a）

（b）

＊2 H.K.オネス（1853_1926）
オランダの物理学者。
ノーベル物理学賞（1913年）を受賞。
＊3 ケルビン卿（1824_1907）
イギリスの物理学者。
本名、
ウィリアム・
トムソン。
ケルビン卿は通称。
＊4 J.バーディーン（1908_1991）
アメリカの物理学者。1956年にショックレー、
ブラッテンとトラン
ジスタの発明によって、1972年にクーパー、
シュリーファーとBCS理論の提唱により、それぞれノーベル物理学賞を受賞。
＊5 L.クーパー（1930 _）アメリカの物理学者。バーディーンとともにノーベル物理学賞（1972年）を受賞。
＊6 J.R.シュリーファー（1931 _）アメリカの物理学者。
バーディーン、
クーパーとともにノーベル物理学賞（1972年）を受賞。
＊7 南部陽一郎（1921 _）
素粒子物理学者。小林誠、益川敏英とともにとともにノーベル物理学賞（2008年）
を受賞。

＊5

超伝導体の転移温度
（K）

＊1

＊3

＊1 MRI（Magnetic Resonance Imaging）
磁場と電波を用いて体内などの画像を撮影する装置。超伝導電磁石を利用したものと永久磁石を利用したものがある。

Hg-Ba-Ca-Cu-O

140

Tl-Ba-Ca-Cu-O

120

Bi-Sr-Ca-Cu-O

100

Y-Ba-Cu-O

80
60
40

超伝導の発見

20
0
1900

図2

鉄ヒ素系
高温超伝導体

銅酸化物
高温超伝導体

Hg

Pb
1920

Nb

Nb3Sn

LnFeAsO1-XFX

La-Ba-Cu-O
Nb3Ge

LaFeAsO1-XFX

NbN
1940

1960

1980

2000

超伝導体発見の歴史

超伝導現象は、1911年に水銀において発見された。水銀の超伝導転移温度は4.2Kであるが、その後70年かけて超伝導転移温
度は20数Kまで徐々に増加していった。
ところが1986年に、強相関電子系である銅酸化物が100Kを超える高温超伝導を示すことが発見された。従来型超伝導体と異なり、クーパー対の形成
機構は電子相関に由来する「反平行間スピン間の有効引力」であり、スピンゆらぎ機構とよばれる。
さらに2008年に鉄ヒ素系超伝導体が発見され、現在転移温度が50Kを超えた。

発見された年

BCS理論

超伝導状態の金属において、電子のまわりの格子（プラスイオン）
は引き寄せられ、格子変形する。格子は電子より1万倍以上重いため、電子が移動した後でも格子変形はすぐには回復しない。格子変形した個所はプラスイオンが集まり、プラスに帯電しているため、別の電子が引き寄せられる。
このように、
格子変形を介して電子間に「時間差の引力」が働くことがわかる。
これが「従来型超伝導体」におけるクーパー対の形成機構を与える。

No.19 autumn _ winter 201009

講演を聞いて特集_ 多くなると何かが変わる

CuO2面

y=0.04y=0.06y=0.08y=0.10y=0.12y=0.15

10

0
0

図3

理論計算による温度変化

銅酸化物高温超伝導体の結晶構造

銅酸化物高温超伝導体の結晶構造。青い玉が銅の原子、黄色い玉が酸素の原子である。銅と酸素から構成されるCuO2面が、高温超伝導現象の発現の舞台である。

図4

図5

銅酸化物高温超伝導体における電子状態

銅酸化物高温超伝導体の母物質におけるCuO2面。銅原子上に上向きスピンの電子と下向きスピンの電子が交互に並んだ、反強磁性的状態である。母物質では電子が銅原子上に局在した絶縁体状態である
が、ここから電子を間引くことで透き間が生じて金属になる。
これをキャリアドーピングとよぶ。
このとき、「上向きスピンと下向きスピン間に働く有効引力」
を起源としたクーパー対が生じ、超伝導転移を起こす。

ホール係数（10-3cm3Coulomb-1）

ホール係数（10-3cm3Coulomb-1）

実験結果の温度変化

実験は理論に対し仮借のない裁判官である

8
バーテックス補正済み

6

バーテックス補正なし

4

原田正 康

素粒子宇宙物理学専攻教授

タイトルは、講演半ばごろに紺谷さんが引用された言 葉で、紺 谷さんと同 様に理論研究に携わる筆者にとって心に響く

2

0

500
温度（K）

y=0.1
y=0.15y=0.2

言葉だった。
0

200

400
温度（K）

600

講演は、科学者オネスがすべての理論
予想を否定する水銀の超伝導を発見し

銅酸化物高温超伝導体におけるホール係数の実験と理論

左は、銅酸化物高温超伝導体 La 2-y Sr y CuO 4 におけるホール係数の温度依存性の実験結果。
ホール係数が定数である半導体や通常金属と異なり、ホール係数が降温につれて顕著に増大し、長年の謎であった。右は、スピンゆらぎ理論に基づく計算結果。本理論
により、ホール係数の増大はスピンゆらぎがもたらすバーテックス補正によって再現されることがわかり、スピンゆらぎ機構を強くサポート
する結果となった。
（左は、J. Takeda, T. Nishikawa, and M. Sato: Physica C 231（1994）293からの引用）

超伝導研究ではじめてノーベル賞を受賞
した、とのくだりからはじまった。多くの理論家がその説明に苦心し、40年以上たってついにBCS理論ができたことは、筆者自身
ある程度は知ってはいたが、改めて現象の奥深さを実感した。
その後、
他分野への

＊8

銅酸化物高温超伝導体はベドノルツ と＊9ミュラー によって発見されました。銅酸化物
高温超伝導体はかなり複雑な原子構造をしています（図3）。
超伝導の発現の舞台はCuO 2 面といわれる2次元面です。青い玉が銅の原子、黄色

スピンの2 電 子が同じ場 所を占めることがばれ、銅酸化物以外にもさまざまな強相関

化物高温超伝導体で進められたスピンゆら

最近、鉄ヒ素系では「スピンゆらぎの代わり広がりとして南部陽一郎博士の研究ができないというパウリの排他律と、絶縁体中電 子 系の超 伝 導 体において実 現します。

ぎの理論をそのまま適用する方向ではじまりに軌道ゆらぎが高温超伝導をもたらしていふれられた。ハドロン物理学では、陽子・

ました。
しかし、
スピンゆらぎの大きさと超伝る」と考えています。
アインシュタインは「実験

中性子の質量、すなわち我々の質量生成は、南部博士が導入された「カイラル対称でも電子の移動を許す不確定性原理という、

＊10

守谷享

たちによって始められたスピンゆら

量 子 力 学の基 礎 原 理について理 解 するぎの理論が発展し、超伝導のみならず転移

導転移温度との相関が明確ではないこと

は理論に対する仮借のない裁判官である」

必要がありますが、
ここでは割愛させていただ

温度以上におけるさまざまな「異常物性」がや、転移温度に対する不純物効果が小さすと述べましたが、この理論が正しいかどうかきます。

説明されるにつれて、スピンゆらぎ機構は広くぎるなど、
スピンゆらぎ理論と矛盾する結果は、今後の実験の発展によって明らかになるが出てきました。

と期待しています。

性の自発的破れ」のメカニズムによって起こると考えられており、その研究に従事している筆者としては、物性物理との深いい玉が酸素の原子です。
この2次元面内に超伝導状態を実現するためには、電子の認められてきました。
ただし、金属相から絶縁

10 23個の電子が閉じ込められた「強相関電凍結を溶かし、金属にする必要がありますが、相まで統一的に記述する理論はこれからのこれまでお話してきたように、銅 酸 化 物“More is different .”というのは、我々の子系」です。
このとき高温超伝導現象という、「電子を間引く」ことで実現できます。
これを

課題です。
「異常物性」の代表例として電気超伝導体では電子のもつ「スピンの自由度」

豊かな世界を形成している原理です。そし誰しも予想しなかった新現象が発現しました。

キャリアドーピングとよびます。
金属状態におい抵抗、ホール係数などの輸送現象があり、を活用した超伝導が発現しました。
ところでて、我々は多分、その一部しか理解していま「なぜ 金 属中の電 子は多 彩なふるまいをても、上向きスピンと下向きスピンが隣同士に理論家の挑戦を長年阻んできました。我々は鉄イオン上の電子はｄ軌道を占めますが、せん。金属電子系においては、「10 23 個の示すのだろうか」という疑問に対する1つの答なっている方が、エネルギーが下がります。

1999年に、輸送現象の異常の原因は、
スピンｄ軌道にはxz軌道、yz軌道など5つの軌道電子を物質内に閉じ込めることで、高温超伝

えが“More is different.”であり、高温超伝

そのことは「異なるスピンの間に大きな有効のゆらぎがもたらす電子散乱効果（場の理論状態が存在します。つまり鉄ヒ素系中の電導をはじめ、思いもよらない豊かな現象が導現象はその典型例といえます。

引力が働く」と読み換えることができます。
これにおけるバーテックス補正）であることを見出子は、スピンに加えて「軌道」という、真空中発現する」
ことをご紹介しました。
これからは、銅酸化物では、電子間斥力で超伝導がが強相関電子系から引力が生まれる説明にしました。
この発見は、
スピンゆらぎ機構を強くの電子がもたない新自由度を獲得します。

物性物理の世界では、ますますいろいろな

審判に一役かったという自信がにじみ出て発現します。
これからその理由をお話します

なります。
このとき形成されるクーパー対は、サポートする結果となりました（図5）。

見方を変えると、電子とは違う「新素粒子」

面白いことが起こるのだと思います。本日はいる迫力のある話だった。現在は、鉄ヒ素（図4）。

d波クーパー対といって、宇宙における2つのが物質中に出現したともいえます。私自身はご静聴ありがとうございました。

系での高 温 超 伝 導が「 軌 道ゆらぎ」に

銅 酸 化 物 高 温 超 伝 導 体の母 物 質は、星のつくる連星のような状態です。強い電子

電子が凍結した絶縁体です。
丸い点が酸素、相関を避けるように、
くるくると衝突を避けな

銅の原子です。強い電子斥力が働く結果、がらクーパー対を組んでいます。

もので、まず、強い電子間力に由来する
銅酸化物超伝導の紹介があった。多くの研究者が参加した十数年におよぶ論争の中、実験による仮借ない審判を受けながら、「スピンゆらぎ理論」に基づく理解が大きく進展してきたとのことである。陪審員として最後に鉄ヒ素系高温超伝導体についてことで、近いうちに紺谷さんの理論研究にお話します。
これは細野秀雄＊11先生によって支えられた実験研究によってその審判がこのときの有効引力は、格子歪のエネル

2 0 0 8 年に発 見されました。発 見と同 時に体が実現します。
さらに電子はスピンの自由度

ギーの10倍に達するため、高い転移温度が世界中の物理学者が一斉に研究にとりかかをもち、「上向きスピン」と「下向きスピン」の2つ実現します。今は150Kぐらいですので、これりました。当時の転移温度は23Kぐらいでの状態を取ります。母物質における凍結状態

を何らかのかたちで2倍にできれば300Kになしたが、現在は56Kまで転移温度が上がりは、上向きスピンと下向きスピンが銅原子上にり、室温超伝導になります。室温超伝導は、ました。
この物質では、FeAs面とよばれる

交互にならんだ状態です。
なぜなら、隣り合う

我々物理学者の夢の1つです。

二次元面に電子を閉じ込めることで、50Kを電子のスピンは逆向きを向くことで、エネル「上向きスピンと下向きスピン間の有効引力超える超伝導が出現します（図6）。

ギーが下がるからです。
その説明には、同一による超伝導」は、「スピンゆらぎ機構」とよ

鉄ヒ素系高温超伝導体の研究は、銅酸

下されることは間違いないと思う。

FeAs面

図6

鉄ヒ素系高温超伝導体の結晶構造

鉄ヒ素系高温超伝導体の結晶構造。赤い玉が鉄の原子、黄色
い玉がヒ素の原子である。鉄とヒ素から構成されるFeAs面が、超伝導現象の発現の舞台である。

物性理論研究室ホームページ
特 集 ＿ 多くなると何 か が 変 わる

講演の後半は、高温超伝導に関する起因している可能性を研究しているとの新たな高温超伝導体

各銅原子上に電子が1つずつ凍結した絶縁

10

関連を再認識した。

＊8 J.G.ベドノルツ（1950 _ ）ドイツの物理学者。
ノーベル物理学賞（1987年）を受賞。

講演の最後に、とくに強相関電子系では、
我々は “More is different .” の一部しか＊9 K.A.ミュラー（1927_ ）スイスの物理学者。
ベドノルツとともにノーベル物理学賞（1987年）を受賞。

ことが起こる、と断言されていた。紺谷さん＊10 守谷享（1930_ ）東京大学名誉教授。

しているクォーク・ハドロン多体系でも、面＊11 細野秀雄（1953_ ）東京工業大学教授。

理解しておらず、今後もますます面白いの自信に満ちた言葉を聞いて、私の研究
白い “More is different .” が眠っていると自信をもつことができた。

http: //www.s.phys.nagoya-u.ac.jp/
No.19 autumn _ winter 2010

11

若 手
研 究 者
が い く Ⅰ

アクチンフィラメント
—最もシンプルな分子モーターの謎に迫る—

成 田 哲 博 附 属 構 造生物学研究センター助教
アクチンモーターとは生物はさまざまに動く。
その動きには多くのある。
各々の分子が溶液中に浮いている状態いる。B端はアクチン単量体を結合しやすい

アクチンモーターが稼働する最も顕著な例が蛋白質発現技術、電子顕微鏡法等における造を再構築できる。私たちは、世界ではじめて場合蛋白質からなる分子モーターが関わってをアクチン単量体とよぶ。
この分子は繊維状性質があり、B端ではアクチンフィラメントは仮足運動である。真核細胞の多くはアメーバ

さまざまな新技術の開発を通して、その謎にこの電子顕微鏡写真から、アクチンフィラメン

いる。分子モーターには、人類が開発してきたに集合する性質がある。
この集合体をアク伸張する。P端においてはアクチン分子をのような仮足を伸長することによって運動する

迫ろうと努力している。その1つが電子顕微

トの端の三次元構造を決定するアルゴリズム

ものに似た動作をする回転モーターやリニア

チンフィラメントとよぶ（図1）。
これは直径8nm

解離しやすい性質があり、P端ではアクチンが、この仮足の中には無数のアクチンフィラ

鏡写真からのアクチンフィラメント端の三次元

を開発した
（図4B、
C）。

モーターもあるが、私たちが研究しているアク（1nmは1mmの100万分の1）程度の非常にフィラメントは短縮する。その結果、
アクチン

メントが、B 端を細 胞 膜に向けて配 向して構造決定である。

チンモーターはいままで人類が開発したモー

細いフィラメントである。
単量体とアクチンフィラ

フィラメントはB端に向かってその長さを変えいる。
この状態でアクチンフィラメントが移動

アクチンフィラメントの端は実際にアクチン分子の結合を停止し、アクチンモーターに

ターとはまったく異なる作動原理をもっている。

メントは溶液中で平衡状態にあり、同時にずに移動する（図2）。
この動きは実際に細胞することによって、膜を外側に押しだし、仮足

フィラメントにアクチン分子が結合、解離する

ブレーキをかける機構や、アクチンモーターがアクチンは分子量4万程度（水素原子1個存在している。
アクチンフィラメントの両端は内で頻繁に利用されており、私たちはこのが前に進むのである（図3）。

現場であり、
アクチンモーターの核心部である

なぜP端に向けてではなくB端に向けて移動

が分子量1に相当）の球状の蛋白質分子で性質が異なり、それぞれB端、P端とよばれてシステムをアクチンモーターとよんでいる。

このような機構は神経突起の成長や花粉管が、その構造がどのようになっているのかをするのかを決定する機構が明らかになった。

の伸長、がん細胞転移の際の移動など、非常明らかにするのは大変難しく、いままで誰も

私たちは他にもX線繊維回折法を用いたアクに多くの場面で働いている。
このような分子の成功したことがなかった。電子顕微鏡は光のチンフィラメント原子座標モデルの決定（図1）

結合解離によって駆動するモーターは、
いまま

代わりに電子を使ってものを見る顕微鏡で、を行う一方、
アクチン分子の変異体（分子配で人類が開発できたことのないものであるだ

光学顕微鏡より2桁以上高い倍率で物を見る

列が標準のものと異なる蛋白質を変異体とけでなく、たった1種類の蛋白質からなる、
考えことができる。わずか直 径 8 n mのアクチンよぶ）を作 成 するための新しいシステムをられる限り最も単純な分子モーターでもある。

フィラメントでも直接観察することができる

確立、
アクチンモーターを駆動するための（図4A）。

重要な分子配列の同定も行った。
これらの

P端

B端

アクチンフィラメント
5 nm

図1 アクチンフィラメントの構造
アクチンは単量体が重合することでアクチンフィラメントをつくる。

B端

この電子顕微鏡像は二次元像であるが、新技術によって、
アクチンモーターについて

このアクチンモーターの機構の理解は、元の三次元構造の情報をもっており、アクチン

多くの新しいことが理解されつつあり、
これか

その重要性にも関わらず、従来の手法ではフィラメントの像を多数集めてコンピュータ上らアクチンモーターの研究は大きく進展すると研究が難しい。私たちは、X線繊維回折法、で解析することで原理的には元の三次元構

私たちは考えている。

機構を探るさまざまな新技術

単量体アクチン

その結果、B端において新しいアクチン

P端
仮足

細胞核

A

細胞膜
B端

B

C

P端

アクチン分子■…アクチン分子濃度が特に高い領域
図3

Akihiro Narita
1973年生まれ。2001年東京大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程修了。2002年
理化学研究所基礎科学特別研究員、2005年ERATO前田アクチンプロジェクト研究員を経て、2007年より現職。
専門は生物物理学。

図2 アクチンモーターの模式図
B端からアクチン単量体が結合し、P端から解離することで、フィラメントは全体としてB端側に移動する。

附属構造生物学研究センターホームページ
12

若 手 研 究 者 が いく

図4 アクチンフィラメントの端の構造の決定

仮足運動の模式図

仮足の先端はとくにアクチン分子濃度が高く、その中ではB端を膜に向けた多くのアクチン
フィラメントが存在する。
これらのアクチンフィラメントがB端へ向けて移動することで、膜を外側に押しだし、
仮足全体が前に進む。

Aは、
アクチンフィラメントの電子顕微鏡写真。
白い線上の構造がアクチンフィラメントである。
それぞれのアクチンフィラメントに、
アクチンモーターのブレーキを担うキャッピング・プロテインという蛋白質が結合している状態で撮影した。Bは、
電子顕微鏡写真からフィラメント端の像を取り出し、拡大した。
このような像を500〜1000個程度集めて、コンピュータ上で解析することによって三次元構造を再構築する。Cは、得られたアクチンフィ
ラメント端の三次元構造。
この構造により、アクチンモーターにブレーキをかける機構が明らかになった。

http : //str.bio.nagoya-u.ac.jp : 8080/Plone
No.19 autumn _ winter 2010

13

若 手
研 究 者
が い く Ⅱ

花粉 管 誘引物 質に導かれて—研究者の卵はこうして駆け出した —奥 田 哲 弘 生 命 理 学専攻博士後期課程1年
筒 井 大 貴 生 命 理 学専攻博士前期課程2年の横にある2つの助 細 胞 ＊2 が誘引物 質をと見事に誘導された（図1）。

分泌することが当研究室で明らかとなった。
さらに、助細胞では少なくとも256個の遺伝子

2つの助細胞が見えた。それは筒井の研究
生活における最初の洗礼だった。

最初の洗礼が働くとわかり、
そのうち助細胞だけで働く、候補物質が花粉管を誘導するだけでなく、ある種の遺伝子7個に注目し、解析を進めた。

実際に助細胞で働くことを証明するために、ビーズで花粉管をおびきよせる様子が釣り

次にそれらを助細胞でつくらせないようにしたの疑似餌に似ていることから、私たちはつき

場合に花粉管が誘引されなくなることを確認

とめた物質をルアー（LURE）と名付けた。

候 補 の 遺 伝 子 がつくる物 質 が 実 際にした。その実験で活躍したのが、レーザー

そして、一世紀以上にわたり、先輩植物学者

花粉管を誘導するかテストする手法を模索

マイクロインジェクターという微細注射装置

たちが追い求めて来た花粉管誘引物質のしていたときに、奥田は指導教員である東山

である
（図3）。
この装置が当研究室で開発

正体は、抗菌ペプチドと似た構造の小さな口どけチョコ＊3

誘引物質の正体図1 ルアーにより“N”を描く花粉管「口どけチョコをつくってみた
哲也 教授からされ、今までは難しかった植物細胞への試料

タンパク質だった。抗菌ペプチドは、細菌は花粉管誘引物質ルアーをゼラチンビーズに含ませ、培地上で花粉管の前に置いたところ、ビーズの置かれた方向へと先端の向きを変えた（中央部の緑色）。
さらに、
もう一度ビーズを置くと、再び方向を変えた（右上の赤色）。写真は、ルアーを2カ所に順に置く
ことで、Natureの“N”を花粉管で描いた（『Nature』
2009年3月19日号より）。

ら」といわれた。つまり、チョコが口のなかで注入が比較的簡単に行えるようになった。

しりぞけ、免疫系の細胞はよびよせる二重のゆっくり溶けていくように、候補物質が培地上

簡単とはいっても、直径1/20mmほどの胚嚢作用をもつ。
ルアーも花粉管を招きよせるだけ

でじんわりと溶け出して広がっていけば、花粉が相手。
しかも、微細ガラス針はどこにでもでなく、細菌をしりぞけるという2つの働きをもっ管をうまく誘導できるかもしれない、というアド刺さるわけではなく、胚嚢の「ツボ」を見定めているのかもしれない。植物は進化するなかバイスだった。
これは花粉管誘引物質が、なくてはならない。

で、既存の仕組みを応用するといった巧妙な

花粉

Hiroki Tsutsui

1984年愛知県生まれ。2008年名古屋大学理学部生命理学科卒業。同年名古屋大学大学院理学研究科博士前期課程入学。2010年同研究科博士後期課程進学。同年日本学術振興会特別研究員（DC1）。高校在学時に生物学の面白さにふれ、自身もその面白さを伝えられる生物教諭を志して生物学に進んだが、研究の醍醐味に魅了されて現在に至る。

1986年和歌山県生まれ。2009年名古屋大学理学部生命理学科卒業。同年名古屋大学大学院理学研究科博士前期課
程入学。海や山に囲まれ、生き物がごく身近にある環境で育つ。幼いころに見た科学番組でサイエンスの面白さを知り、研究の道を志した。

分泌する助細胞に近いほど濃く、遠ざかる

筒井は学部4年生の6月にこの装置での手段で花粉管誘導能を獲得したのだろうか。

ほど薄い濃度勾配をつくることで花粉管を実験を任された。提示されたデータ締め切り

そういったことをはじめとして未 解 明の誘導するという仮説によるものであった。

は8月末。
はじめはガラス針づくりもインジェク現象が山ほどあり、その謎に迫っていくこと

柱頭

花粉管

そこで、候補物質をゼラチンと混ぜてビーションも思うように進まず、来る日も来る日もこそが研究の醍醐味だと、ルアーの発見を

花柱

精細胞

ズ状に冷やし固めたものをテストしてみた。

データなしの状態が続いた。結局、コツを修得通して身にしみて感じた。そして私たちをすると花 粉 管は助 細 胞がそこにいるかのし、何とかデータをそろえることができたが、研究の道に導いたのも、もしかしたらルアー

ようにだまされて、ビーズの置かれた方向へ

あのころは布団に入るとまぶたの裏に胚嚢とだったのかもしれない。

雌ずい

胚嚢
子房

図2

Satohiro Okuda

胚珠

花粉管ガイダンス

風や虫によって運ばれた花粉はめしべ（雌ずい）の柱頭に付着し、花粉管を伸ばす。花粉管はめしべの組織の中を迷うことなく進み、精細胞を卵細胞へ届ける。花粉管の誘引や受精はめしべの組織の奥深くで起こるために解析が難しく、植物生殖は未だ多くの謎が山積している分野でもある。

花粉管ガイダンス
奥田が博士前期課程1年、筒井が学部

先端から胚珠へと正確に導かれるが
（図2）、

4 年で、
まだ研 究 者の卵としても駆け出し

そこに道のようなものはないにもかかわらず、だったころ、
私たちの研究室は140年にわたっ

なぜ花粉管は迷うことなく胚珠に到達できるて謎だった花粉管誘引物質を、世界に先のか。
この疑問に対し、
ヴァン・ティーゲム＊1は、駆けて同定することに成功した。
そして、
この約140年前に「花粉管をおびきよせる“誘引

研 究 成 果はネイチャー誌の表 紙を飾るに物質”がメス側から分泌される」という仮説を

至った
（図1）。

提唱した。

食卓を賑わせる穀物や野菜・果物が実る

しかし、誘引物質の探索は混迷をきわめ、には、オスである花粉管がメスである胚珠とカルシウムイオンなど多くの物 質が候 補と出会わなくてはならない。花粉管は、めしべのなっては否定された。
そのようななか、卵細胞

図3 レーザーマイクロインジェクターによるインジェクション

レーザー照射
熱膨張圧
胚珠
胚嚢
助細胞

試料

レーザー吸収剤 樹脂
イオン性液体機能調節学講座生殖分子情報学グループホームページ
14

若 手 研 究 者 が いく

針の内部にはレーザー吸収剤が充填されており、それにレーザーを照射することで生じる熱膨張圧を利用して試料注入（インジェクション）する。今回は誘引物質候補の遺伝子に結合してその生産を阻害するアンチセンスDNAを用いた。実験に用いたトレニア（ゴマノハグサ科）の胚嚢は一般的な被子植物と違って外に飛び出しているため、インジェクションなど
といった顕微操作が可能である。

＊1 P. Van Tieghem（1839 _1914）
フランスの植物学者。
元フランス国立自然史博物館教授。
＊2 助細胞
卵細胞の隣に位置する細胞。花粉管ガイダンス以外にも、植物の受精過程で重要な役割を担っていることが近年明らかになりつつある。
＊3 東山哲也（1971_）
生命理学専攻教授。
（本誌14号P.12参照）

http: //www.bio.nagoya-u.ac.jp/index2.html
No.19 autumn _ winter 2010

15

若 手
研 究 者
が い く Ⅲ

100億分の1メートルのものづくり—

分子の気持ちを理解する—

柳 澤 周 一 物 質 理 学専攻博士後期課程3年は容易ではない。
従来の芳香環連結法

これまでに私が取り組んできた研究は、ベンゼン環などの芳香環＊2を理想的な方法でつなげることである。
その結果として得られ
る、芳香環と芳香環がつながったビアリール

Lipitor(高脂血症薬）X＝ハロゲン M＝ホウ素、マグネシウム、亜鉛、
スズ、ケイ素など

Febuxostat
(痛風薬）

は、
医薬品や有機材料に頻繁に見受けられる

直接的な芳香環連結法

骨格であり、
これらを効率的に合成する方法

ロジウム触媒論の開拓は恒久的に望まれている（図1）。
このような背景のなか、我々は独自に開発
これまでにない
した触媒＊3を用いることで、直接的な芳香環連結をいくつか開発することに成功している（図2）。研究には、運もTAZ(有機EL材料）

OT(光・電子機能性材料）

図1 ビアリール骨格をもつ分子群

図2

芳香環—芳香環結合をもつ分子群（ビアリール）
は、医薬品や有機材料の分野で数多く見受けられる。

上は、従来の芳香環連結法。下は、独自に開発した芳香環連結法。従来の芳香環連結法では、
ビアリールを合成するまでに多段階を要していた。
また、多段階反応に耐えられる化合物にしか適用できないという問題があった。
これに対し我々は、独自の触媒を開発することで一段階での、より直接的なビアリール合成を可能にした。

必要であるといわれるが、開発した方法の1つ
は思いもよらない偶然による発見であった。

芳香環連結反応

偶然が生んだ発見
博士課程に進学した私は、これまでに開発

かった。触 媒 量や使う薬 品の種 類 、解 析べきことに、
ごく微量混入していたその金属した芳香環連結法を組み合わせ、
ビアリール

方法や使用している機器など細かく条件をこそが、真の触媒であったのだ。
カナダ渡航日研究を始めて、5年が過ぎた。私は分子の骨格をもつ新しい機能性物質の合成に取り検討しても、望みの反応は進まない。
ひょっとまで一週間ほどのときだったと記憶している。

気持ちを理解できているだろうか。
この小さな組んでいた。
しかし、
ある日を境に用いていた

して自分の実験台は縁起が悪いのではない

反応の1つがまったく進行しなくなったのでかと思い、後輩の実験台を使うといった非科ある。その標的化合物は別法による合成が学的なことも行った。
しかし、反応は一向に化学反応は100億分の1メートルの世界でではあるが分子の気持ちや世界を理解した

困難なものであったため、何が何でもこの進 行 する様 子がなかった。自分は本当に起こっているドラマだ。決して肉眼でとらえる気になる喜びを糧に、これからも研究に邁進

原 因を突き止める必 要 があった。それに反応を発見していたのだろうか、あれは幻ことはできない。
しかしながら、注意深く観察していきたい。

加え、1カ月後にはカナダへの留学が決定してだったのではないか、
自問自答する日々が続することで分子はさまざまな足跡を残して

私の研究分野である有機合成化学は、いたため、渡航前にこの問題を解決したいいた。
そんなある日、一見論理性のなさそうなくれていることに気がつく。分子たちはなぜ

100億分の1メートルのサイズでものをつくるという気持ちが私を焦らせていた。後輩にはネガティブデータのなかに、規則性を見出す

このような挙動を示すのか、私たちにどんな私の師である伊丹健一郎＊1教授は、研究

学 問である。単 純にものをつくるといえば渡航前で緊張しているのだと思われていた

ことができた。使っている原料の純度を高くすメッセージを送ろうとしているのか。
これを理解室に入りたての私にそう声をかけた。4年生のそれまでだが、このスケールでのものづくりは、ようだが、この焦りが私の鬼気迫る雰囲気をるほど、反応が進行しなくなっていることに気することが分子の気持ちを理解することで私が、その言 葉の意 味を理 解できていた

たとえるならば、
日本の国土と同じサイズの生み出していたのだと思う。

がついたのだ。原料を合成する際に用いてあり、ひいては化学反応を理解するコツなのかは、
はなはだ怪しいものだが、最近になって巨人が小鳥の巣箱をつくっているようなもの

さて、原因を解明しなければならないの

いた、
ごく少量の金属が取り除けぬまま残っである。先のような偶然による発見も、分子のその言葉の奥深さを実感する。

であり、思いのままに望みのものをつくることだが、何が起こっているのか見当もつかなていたのが原因だったのである。
さらに驚く

気持ちを理解することで必然に変えることがShuichi Yanagisawa
1983年埼玉県生まれ。2006年名古屋大学理学部化学科卒業。同年名古屋大学大学院理学研
究科博士前期課程入学。
2008年同研究科博士後期課程進学。
同年日本学術振興会特別研究員（DC1）。
自らの手で、ものをつくることに憧れて化学の道を志す。
化学史などにも興味をもっている。

師からの言葉「研究のコツは分子の気持ちを理解する
ことやで！」。

有機化学研究室ホームページ
16

若 手 研 究 者 が いく

できると私は信じている。

スケールでのものづくりは、毎日が苦労と失敗

分子たちからのメッセージの連続である。
しかしながら、毎日少しずつ＊1 伊丹健一郎
物質理学専攻教授。
（本誌17号P.12参照）＊2 芳香環
ここでは、五・六角形の亀の甲を指す。
＊3 触媒
我々の触媒はロジウムやパラジウムなどの金属をもつ分子である。触媒は、反応のなかにほんの少し存在するだけで、通常は考えられないような分子変換を可能にする。

http: //synth.chem.nagoya-u.ac.jp/
No.19 autumn _ winter 2010

17

若 手
研 究 者
が い く Ⅳ

カリフラワーは「力学系 」でつくる
川 平 友 規 多 元 数 理科学専攻准教授

カリフラワーの自己相似性
カリフラワーにはちょっとした愛着を感じる。

（無批判的に）計算する。
もちろん、
こんな

いま私たちは，
次のように選択したのである：

むかし、『カリフラワーの正則葉空間について』

計算はコンピューターにやらせればよい。

「空間」
＝複素平面

という
（数学の）論文まで書いたほどだ。
何よりまず、
見た目が面白い。
八百屋でふつ「時間」＝0, 1, 2, 3, 4, . .（秒）.

数列z nの絶対値が無限大に発散して「運動法則」＝“zn は1秒後に z n + c に移る”

x + yi のある場所を白で塗る
いれば、ロマネスコという品種がまた面白い（図1）。
ロマネスコのイボイボした表面には、明らかに形状の反復がみられる。
大きなイボイボの中に、さらにイボイボが。
そのイボイボの中にまたイボ
イボが…と、
なんとも興味をそそるではないか。

Tomoki Kawahira
2003年東京大学大学院数理科学研究科博士課程修了。
日本学術振興会特別研究員を経て、2004年名古屋大学大学院多元数理科学研究科助手、2007年職名変更により助教。2010年より現職。

図1

普通のカリフラワーとロマネスコ

われわれの世界、秩序と混沌の狭間にある、平面内をくまなく動きまわるとすれば、このある。
数学者はこのような「世界」
を複素平面上この世界をもっと理解したい、
そんな根源的なにルールに基づいてx y 平面（＝複素平面）の力学系（dynamical system）
とよんでいる。

欲求から生まれているのかもしれない。

というルールを与える。数列の初項 x + y i が

コピーが、自分を埋めつくしているのである。

が生成できている。

自然界にはそうした例がたくさん見られる。

このレシピの秘訣は、
単純なルール（漸化式）

たとえば海岸線は、
どんなスケールの地図をを繰り返し、繰り返し反復するところにある。

見ても同じようにギザギザしている。
海岸線は、これによって、無限の細部にまで一様な造形

ギザギザで埋めつくされたギザギザなのである。

がいきわたるのである。
ロマネスコの「生長これらの図形を生成する原理はいったい、する」という1ステップを支配するのは、イボイボの分岐を生成するごく単純なルールなのだ。
c = 0.25（モコモコ, カリフラワー）c = 0.0777+0.6383i（イボイボ, ロマネスコ）

c = 0.6316- 0.3675i（ギザギザ, 海岸線）

c = -1（通称「バジリカ」）「力学系」という世界観

カリフラワーのレシピ
自己相似図形をつくるレシピはいろいろある

上の方法は自己相似図形をつくる技法としが、イボイボやギザギザを立体的に生成するて十分面白いのだが、それだけでは、数学者のは若干手がかかる。
ここでは私の研究にたちの深い洞察を見逃すことになってしまう。

に生成する
近いところで、平面内（ x y 平面）

数学者はこれを、「 世界」のモデルと見る。

まず、x y 平面の点（ x , y ）は複素数 x + yi）の別名だと考える。

次に適当な複素定数 c を固定して、漸化式

z n +1 = z n + cによって定まる複素数の数列 z 0 , z 1 , z 2 , . . .を
2

「世界」
を構成する3要素として、—モノで満ちた「空間」、—

そこに流れる「時間」、—モノたちが従う「運動法則」

を考え、数学的にモデリングしたいとしよう。

図2しかもできるだけ、単純に。

さまざまなかたちが生成される。
「バジリカ」とは、
キリスト教教会の建築様式の1つ。
定数 c の値に応じて、

川平友規ホームページ
若 手 研 究 者 が いく

力学系理論が問いかけるこれらの疑問は、いくつかの定 数 c に対して上の操 作を

イボイボ、
ギザギザ、
ちゃんとそれらしい図形

方法をひとつ紹介しよう。

18= z n + c に対応する。定数 c はこの「世界」に2色分けが施されるはずである。

である。自己相似、すなわち自分そっくりのz 0 = x + yi ;変化させたとき、「世界」は激変してしまうのか。

事前に与えられた物理定数のようなものでそれ以外は緑で塗る●

行って得られたのが、図2である。モコモコ、（ i は虚数単位、ふるまいをしているのか。定数 c をわずかにそれとも、安定しているのか。

これこそ、自己相似（フラクタル）図形の典型

何なのだろうか。

カリフラワー（左）の白いモコモコした部
分は、小さなカリフラワーが寄り集まったよ
うなかたちをしている。
なかでもロマネスコ（右）という品種は、緑のイボイボが螺旋状に寄り集まったさらに特異な形状をもつ。味のほうは、
カリフラワーとブロッコリーの中間といったところ。

2

最後の「運動法則」は、先ほどの漸化式 z n +1

うに見かけるカリフラワーの、
あのモコモコした感じもよいけども、日本ではあまり見かけない、

どのような
のか。
たとえば、個々の数列 z n は、

ここでさらに、●この一見単純な「世界」で、何がおきている

漸化式が生成する自己相似図形たち

www.math.nagoya-u.ac.jp/~kawahiraNo.19 autumn _ winter 201019

特集2 _あかり衛 星の見た宇 宙
名誉教授に聞く

今どんな研 究がされているかを調べ、誰も手をつけていない透き間を探しましょう。
ただ、その透き間はいつか山になるものがいい。

私は植物屋ではありません
曽田

生命理学を専攻しております曽田と杉浦

はい。誰もやらないことをやらないとしょうか。

いいます。植物の表皮に存在する気孔がダメだと考えたわけです。当時、トップの研究杉浦

開いたり閉じたりするメカニズムについて研究者たちはみな、何か役に立つ遺伝子、重要試薬も自分で精製したり合成したりしていしています。遺伝子についてはあまり詳しくな遺 伝 子を取り出して調 べようとしていまました。今だったら機 械に試 料を入 れれないので、今日はよろしくお願いします。

した。そこで僕は逆に、DNAの全体の構造

ば、コンマ何秒でわかってしまいますが、当2009 年度の文化功労者として顕彰された、杉浦昌弘名誉教授。

杉浦

気孔ですか。
なかなか重要なテーマを丸ごと調べることにしました。
それには小さ時は自分で現 像したエックス線フィルムに

国立大学第 2 号となる組換え DNA 実験施設の設立準備段階から深くかかわり、長くその施設長を務めた教授は、ですね。いや、私は、「 植物屋」だと思われてなDNAがいいだろうということで、ミトコンドリ

写った塩基配列を目で読んでノートに1つずいるようですが、実は植物のことはよく知ら

アやウィルスを検討しましたが、いずれも専門つ手書きしていきました。

ないんですよ。
自分では分子生物学者だとの分野の研究者には負ける。そうして目を曽田 とてつもない時 間 が 必 要ですね。

思っています。

つけたのが葉緑体だったのです。
ですから、

その間、研 究に迷いなどはお感じになりま

曽田

先生が葉緑体DNAの全塩基配列

最初にも申しあげたように、たまたま葉緑体

せんでしたか。

を調べようと思ったきっかけは、なんだったのが植物にしかないから植物を扱っているけ杉浦でしょうか。

れど、自分自身では、決して「植物学者」だという目的でやるんだ」という信念があったので

杉浦 もともと私は自然 科 学がやりたくては思っていないわけです。

楽しく充実していました。
しかし、大学院生の研究者になりました。最初にちょっと植物を曽田

指導には悩みました。一人ひとりに解析のかじりましたが、主に大腸菌の分子生物学にはなぜでしょうか。

一部を担当してもらい、「ここは君、
ここは君」

携わってきました。1976年、当時スイスのバー

杉浦

光合成の研究では、ホウレンソウをとDNAを振り分けたので、1つの完結した

ゼル免疫研究所にいたススムから「マサヒロ、使うのが一 般 的でした。八 百 屋で手 軽に研究テーマにはなりません。
「こういう課題のちょっとこっちに来て自分の研究を手伝って入手できて、柔らかいので葉緑体を取り出し与え方は酷だなあ」といつも思っていました。

くれないか」と誘われました。
ススムとは、1987

やすいからです。
ところが、ある植物遺伝学

とくに、まったく同じ配列だろうと予想されて年にノーベル生 理 学・医 学 賞を受 賞した者から「DNAの研究に使うなら交雑しているいる部分を担当してもらった学生には、頭を利 根 川 進くんです 。彼とは名 古 屋 大 学のことの多いホウレンソウはやめて純系の植物

下げてお願いしました。結果は予想通りだっ

院生時代に留学していたカリフォルニア大学を使った方がいい」と、アドバイスされたんたので、本当に申し訳なく思っています。

で友だちになりました。バーゼルにいたのはです。
タバコは、専売公社、現在のJTと契約

わずか3カ月でしたが、世界のトップレベルのした農家しか栽培ができなかったため交雑研究にふれ、
このままではとても太刀打ちできする心配がありませんでした。
これは非常にないとショックを受けました。

重要な点でした。

杉 浦 昌 弘 名 古 屋 大 学 名 誉 教授

当時、誰も手がけていなかったタバコ葉緑体ゲノムの解読を成し遂げ、分子生物学に大きな足跡を残した。
そんな教授に、科学者としての思いや当時の研究のご苦労、学生へのアドバイスなどについてお話をお聞きした。
＜インタビュアー＞ 曽 田

翠 生命理学専攻博士後期課程1年

Masahiro Sugiura
名古屋大学名誉教授
1960年
1960年
1963年
1965年
1966年
1968年
1972年
1982年
1986年
2000年
2000年
2005年
2005年
2010年

20 名 誉 教 授 に 聞く

1936年生まれ名古屋大学理学部生物学科卒業
名古屋大学大学院理学研究科入学
イリノイ大学植物学部研究員
カリフォルニア大学サンディエゴ校
生物学部研究員
広島大学原爆放射能医学研究所助手
京都大学化学研究所助手
国立遺伝学研究所室長
名古屋大学理学部教授
名古屋大学遺伝子実験施設施設長
名古屋大学名誉教授
名古屋市立大学教授
名古屋市立大学名誉教授
椙山女学園椙山人間学研究センター
客員研究員
名古屋大学特別教授

曽田なるほど。では、タバコを使われたの

実験道具は自分で工夫し、酵素や自分が研究しているだけなら、「こう

それで方向転換をされたのですか。

今ならコンマ何秒ですが
曽田DNAの全塩基配列を決定するのに10年かかっていますが、これは当初の予定どおりだったのでしょうか。
杉浦

いやいや。私がこの研究に着手したのは40歳のときで、定年までにできればいい、と考えていました。
曽田
遺伝子実験施設を訪れた利根川進博士と（1991年4月）

そんなに長期計画だったんですね。

当時の研究手法は、
どんなものだったのでNo.19 autumn _ winter 201021

特集2 _あかり衛 星の見た宇 宙
名誉教授に聞く

イン タビューを 終 えて「研究を楽しむ」を知る
曽田 翠 Midori Soda
生命理学専攻博士後期課程1年

今回のインタビューで杉浦先生の話をお伺いしている間、一 貫して感じたのは「本当に楽しんで研究を行っている」ということでした。私は、誰もやったことのない

曽田

その後、1984年度の特別推進研究られることになったのでしょうか。

引っかかるということは、誰 かがどこかで研究をはじめ、1つの大きな分野を築くほどに採択されています。

杉浦

分子生物学の発展で組換えDNAやっていることなんです。生命科学の場合、の結果を残すということは、
さぞかし多くの杉浦

どんな研 究も立ち上がりは暗 闇の実験技術が生まれ、1980年代には次第に「新しいモデル生物を見つける」「新しい実験

ご苦労をなさったのではないかと想像して中でもがき続ける時期があります。ある程度普及していきましたが、その過程で危険な方法を考える」「新しい生命現象を見つける」。

いました。
しかし、実際にインタビューをしてめどが立ってくると、研究費を投入することで生物ができるのではという不安が生まれま

この3つのうちどれか1つでも当てはまれば、一気に進む段階に入ります。
特別推進研究にした。そこで、組換えDNA実験について、

長く忘れられない研究になる可能性があると選ばれたときは、
ちょうどそういう段階にさしか科学者が自ら規制をしようという気運が高ま思います。
どれにも当てはまらないものはオリかっており、
実にタイミングがよかった。
それで、り、各国でガイドラインができました。
その延長ジナリティがないということです。私の研究も、

1986年にタバコ葉緑体の全塩基配列15万

線上で、日本でも組換えDNA実験の指針

当初は、DNAの全塩基配列の解析など無意

5844塩基対を決定することができました。
引きを周知させるとともに、将来有用な技術でも味でバカなことだといわれていました。
しかし、続き1988年にはイネ葉緑体の全塩基配列あるので、その促進も図るための施設をつく

そのすべてを解析してはじめて発見できた

13万4525塩基対の決定に成功しました。

ろうということになったのです。名古屋大学

として「遺伝子実験施設」が創設されること

杉浦

1981年には、私は静岡県三島市にことが多くありました。研究者なら、
「あなたが

でも、
「遺伝情報システム解析施設」というが決まりました。

あった文部省の国立遺伝学研究所にいて、いなかったらこの研究はできなかった」と評価

遺伝子実験施設を立ち上げる

名前で「国立大学第1号」をめざしました。

曽田先生は設立要求がはじまった1981年「遺伝子実験施設」の設立について名古屋される研究に取り組みたいですよね。

曽田

1985年に完成した遺伝子実験施設

初年度は惜しくも東京大学に第１号を譲り、頃から、設立申請に関わっておられたそう

大学理学部から相談を受けていました。
タバ

曽田についてお聞きします。
この施設は、なぜつく

2年目の1984年度に全学共同教育研究施設

ですね。

コ葉緑体DNAの全遺伝子配列の研究は、難しいのではないでしょうか。

国立遺伝学研究所時代にすでに着手して杉浦でも、誰もやっていなければ、競 争

少なからず、今まで見つかっていない「透おり、私が名古屋大学に転入したのは1982

相手がいないので楽ですよ。ただし、研究き間」や「山」を見つけたいと考え、現在の年のことです。

技術や道具を自分で工夫して確立する必要

道にいると思います。
しかし、目の前の研究パイオニアというのは、はじめるときはあります。
そうすれば、
あとから研究をはじめ

竣工当時の遺伝子実験施設。既設の建物の上階を増築した（理学部F館の4階〜6階）

杉浦博士自ら設計したゲル電気泳動装置

22 名 誉 教 授 に 聞く

かつて理系食堂の南にあったタバコ専用温室

自作したDNA塩基配列決定装置にDNA試料を注入

葉緑体ゲノム全構造決定の記念はがき

自分の研究室をもつという夢た人に対するアドバンテージとなります。

曽田

曽田

今の学生に、
アドバイスをいただけま

学 生には、自発 的な研 究は難しい

せんでしょうか。

かもしれません。

杉浦

杉浦

そうですね。研究するなら、誰もやってすぐには無理でも、将来、自分の研究いないことを見つけてください。
それにはまず、室をもつという夢は忘れないでください。
その今どんな研究がされているか調べ、
その透き

とき、
ボスの亜流では、いつまでたっても勝ち目

間を探しましょう。
ただ、その透き間は最後まではない。私は、やる気のあるドクターコースの透き間のままのものと、そびえたつ山になる

若い人には、「私の研究室を出たら植物はものの2種類ある。私自身、DNAの研究をしてやめなさい」といっています。
だから優秀な人

きましたが、それがゲノム科学という大きなほど動物へ行く。
アメリカにも、ずいぶん輸出

研究分野になるとは思っていませんでした。

しました。上手に研究室を変わって、いろんな

そういう透き間を見つけられるかどうかは、ボスの下で働き、それぞれのいいところを

結局、運かもしれませんが。

吸収することです。そして最後には植物に曽田

戻ってくる。
それが、植物科学の発展にとって今の研究以外にも、幅広くアンテナを立てることが大切ですね。

もいいことなのではないでしょうか。

杉浦 しかし、アンテナに引っかかってきた

曽田

ことは捨ててしまったほうがいい。
アンテナに

いました。

みると、杉浦先生自身からは「大変だった」「苦労した」
といった話はまったくなく、
むしろ大変時間がかかったことや、試行錯誤が必要だったことをとても楽しそうに話されていたのが印象に残りました。研究すべてに面白みを感じて、楽しんでいらっしゃることがよくわかりました。
そしてそこから、将来大きな「山」となるような独創的な研究というのは、誰もやったことのない「 透き間 」に面白みを見つけ、楽しんで研究を行ううちから生まれてくるものなのだと痛感しました。
私を含め、科 学の世 界に進んだ人はを行うだけで、研究全体に対する視野がとても狭くなっているのではないかと、感じました。
アンテナにひっかからない「透き間」
を探すという、一見矛盾する、難しい課題に取り組みつづける研究者像を杉浦先生に教えられたと思います。

今日は有意義なお話をありがとうござ

No.19 autumn _ winter 201023