名古屋大学理学部･大学院理学研究科広報誌

研 究 会・学 会スケジュール

編 集だより［ 理フィロソフィア ］October 2008

編集に携わるのは今回が初めてである。編集委員として

日本質量分析学会同位体比部会加わった当初は楽観的に考えていた。名古屋大学理学部には

開 催 日 ： 2008年11月5日（水）〜7日（金）開 催 場 所 ： 愛知県民の森（新城市）
主
催 ： 地球惑星科学科地球化学講座
問い合わせ ： 浅原良浩 環境学研究科 助教
asahara@eps.nagoya-u.ac.jp／052-789-3030
http: //chibake.com/hi-bukai/

最先端の研究を行っている先生が多いので「理の先端をいく」のネタには事欠かないからである。
しかしながら、編集の難しさはそういう点ではなかった。書き手は自分の研究で得られた感動をできるだけ多くの人に、正確に伝えたいと考えている。当然、たくさんの情報が詰まった言葉（専門用語とよばれる）を選んで正標数における代数幾何学と関連する話題

Algebraic Geometry in positive characteristics and related topics
開 催 日 ： 2008年11月5日（水）〜7日（金）開 催 場 所 ： 名古屋大学理学部１号館552号室
主
催 ： 日本学術振興会科学研究費補助金基盤研究（A）「格子、
保型形式とモジュライ空間の研究」
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

書きたくなる。
しかしながら、専門家ならいざ知らず読み手には高校生も多いので、わかりにくいのではないかと危惧してしまう。
編集者は、書き手の感動が多くの読み手にも共感できるように、書き手にお願いしなければいけないこともある。それでも多分難しいこともある。
『読書百篇義自らあらわる』。筆者の好きな

第5回韓日カーボンナノチューブ会議

言葉である。何度も読み返せばきっと何かが見えてくるはずである。

（日）〜12日（水）
開 催 日 ： 2008年11月9日（韓国）
開 催 場 所 ： プサン
主催 ： フラーレン・ナノチューブ学会および韓国科学技術院
問い合わせ ： 篠原久典 理学研究科 教授
noris@nagoya-u.jp／052-789-2482

問題」、「エネルギー問題」それから「食料問題」なども関わって

The 5th Korea-Japan Conference on Carbon Nanotubes

本号では「地球温暖化」を特集している。この問題には「環境くるであろう。懇 話 会でバイオエネルギーの話をされていた
高野先生が、高校生から「エネルギーに食糧を使ってしまったら、食糧問題が起こるのではないですか」ときつく質問されたときに、第16回名古屋大学理学懇話会「機械仕掛けの生きものたち」
開 催 日 ： 2008年11月15日（土）
開 催 場 所 ： 名古屋大学野依記念学術交流館カンファレンスホール
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 ： 本間道夫 理学研究科 教授
近藤孝男 理学研究科 教授
問い合わせ ： 理学部庶務掛
kouhou＠sci.nagoya-u.ac.jp／052-789-2394
http: //www.sci.nagoya-u.ac.jp/kouhou/※懇話会終了後、「高校生のためのサイエンスカフェ in 名大」を開催。

第1回分子機能の解明と創造に関するグローバルCOE国際シンポジウム
The 1st Global COE International Symposium on Elucidation
and Design of Materials and Molecular Functions
開 催 日 ： 2009年1月12日（月）〜14日（水）
開 催 場 所 ： 名古屋大学シンポジオン
主催 ： グローバルCOEプログラム「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 理学研究科 教授
yoshi@nucc.cc.nagoya-u.ac.jp／052-789-3049

思わず微笑んで「こんな議論をしたいですね」とおっしゃっていたのがとても印象的だった。
どんな問題もいろいろな視点から見ることは大事である。科学には時として批判的な目を向けることも重要である。
（吉田健一）

表紙説明
地球温暖化の影響が顕著に表れている場所が北極圏である。温暖化により氷が張り出す時期が遅くなり、解け出す時期が早くなる。シロクマは、氷の張る冬場に狩りをして栄養を貯え、夏場は栄養をとらない。温暖化は彼らにとって種の保存を左右する。
遠い極北からシロクマの悲しい咆哮が聞こえてくる。

グローバルCOE「宇宙基礎原理の探求」拠点国際会議

No.15 October 20082008年10月25日発行

（月）
・17日
（火）
開 催 日 ： 2009年2月16日
開 催 場 所 ： 名古屋大学IB電子情報館大講義室
主
催 ： グローバルCOE「宇宙基礎原理の探求」
問い合わせ ： 杉山 直 理学研究科 教授
naoshi@a.phys.nagoya-u.ac.jp

広報委員

近藤孝男
（研究科長）
國枝秀世（副研究科長）
大島隆義（評議員）
吉田健一（数理学科）
杉山直（物理学科）※委員長

組織図

福井康雄（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）

飯嶋

理学部（学科名）

大学院研究科（専攻名）
多元数理科学研究科

数理学科

多元数理科学専攻
理学研究科

徹（化学科）
伸（生命理学科）

附属タウ・レプトン物理研究センター

舛本寛（生命理学科）

太陽地球環境研究所

鷺谷威（地球惑星科学科）

森本正廣（事務長）

物質理学専攻物質科学国際研究センター

生命理学科

生命理学専攻附属臨海実験所編集発行

附属構造生物学研究センター

地球惑星科学科

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。
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。

遺伝子実験施設
環境学研究科

03

吉久

化学科

広報委員会までご連絡ください。

生物機能開発利用研究センター

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。

附属地震火山・防災研究センター08

岡本祐幸（物理学科）
杉山

エコトピア科学研究所

0402

附属南半球宇宙観測研究センター

素粒子宇宙物理学専攻「地 球 温 暖 化に挑む」

徹（物理学科）

関連施設等

物理学科

特集

次号は2009年4月頃発行の予定です。

博物館
事務部

年代測定総合研究センター

制作

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。

株式会社電通＿ 「地球温暖化」でアジアの雨と雪はどう変わるか？◇安成哲三＿ 地 球 温 暖 化 問 題をどうとらえるべきか？◇ 高 野 雅 夫＿ 時を語るもの〈 柴 田 雄 次 博 士 〉◇ 藤 原 鎮 男＿ 理のエッセイ◇ 山 脇 幸 一＿ 理の先 端をいく◇ 倭 剛 久 ／ 澤 田均＿ 講義探検◇物理化学／数学演習
16＿ 理学部交差点18＿ 特報 小林誠・益川敏英両博士、ノーベル物理学賞、
1912

下村脩博士、ノーベル化学賞、受賞

15

時を語るもの◎ 理のエッセイ

たまねぎの柴田雄次博士 ＿日本の無機化学建設者

皮むくたびの
涙かな
山 脇 幸 一 素粒子宇宙物理学専攻教授
しばた

ゆうじ

柴田雄次（1882−1980）
元名古屋大学理学部教授。
日本学士院会員（1962−1970は学士院院長）、文化功労者（1962）「たまねぎの皮むきはもうやめろ！」、
わが敬愛する益川さん＊1 にこういわれたのは
1988年の晩秋のことだった。筆者が提唱した「トップクォーク凝縮模型」＊2とよばれる世の主流とは異なる素粒子理論の発表に先立ってその内容を話したときのことである。
古代の原子論以来、人類はたまねぎの皮を1枚1枚はがすように、ひたすら物質の最小単位（始原物質）を追い求めてきた。その前衛である素粒子論は湯川の中間子論に始まり、坂田模型を経て、より基本的な粒子であるクォークの存在に到達した。このクォークがレプトン（電子やニュートリノの仲間）とともに物質の構成要素としての現代の始原物質「素粒子」であり、大多数の研究者はこれ以上の最小単位はないものと考えている。冒頭の益川さんの言もしかり。
「たまねぎの皮むき」を尖鋭的に唱道した坂田昌一先生直系の弟子にしてからがこうである。
実際、小林・益川理論が柱となっている「標準模型」は、これらを「素」粒子として扱って驚くべき成功を収めている。
しかしながら標準模型にも泣きどころはある。
「質量の起源」を担うはずのヒッグス粒子がまだ発見されていないのである。標準模型ではすべて

柴田雄次博士は東京大学教授として無機化学を担当された。博士の講義を聴講した卒業生は、
今でも
「先生の

の素粒子は原初的には質量がない。質量は動きにくさの度合いである。ヒッグス粒子が◆写真の説明東 京 大 学では当時「 E 2 輸 入 」の経 費をするとそれに邪魔されて動きにくくなり、質量をもった粒子としてふるまうのである。だが講義は端正で要を尽くした稀有の名講義だった」と言う。

教授は東北大学の本多光太郎 教授に相談

このヒッグス粒子は理論的に大変厄介な代物であり、より基本的な理論の存在を示唆

著書の「無機化学攬要」は、わが国の無機化学の教科書

され、東北大学が経費を捻出し、東京大学にしている。そこで、筆者はヒッグス粒子を複合粒子と考える理論を提唱した。ところが、として先導的役割を果たし、日本の無機化学の骨格を定めた名著である。博士が欧州留学から帰国されたとき輸入されたアダムヒルガーE2型分光器は、当時世界の最先端の精密研究装置として働き、化学だけでなく地球工面できなかった。化学教室主任の桜井錠二＊9移 管 することで輸 入が 実 現されたと聞く。
名古屋大学名誉教授の山崎一雄博士は国の開拓した。
この開拓のどれにも博士の直接のご指導があった。

した「超対称性理論」を本物だと考えており、筆者のように複合粒子と考えるのは少数派

同 時に博 士はまた考 古 化 学の先 導 者でも

である。
しかし、
歴史の面白さは多数派が必ずしも勝利するとは限らないことだ。

あった。その業績の背後には、
E2型分光器の大きな活躍があった。

学外から見ると、
山崎一雄＊2（錯塩）、
小穴進也＊3（同位体）、＊2

菅原健＊4（水地球科学）、上田良二＊5（電子回折）、森野＊3

米三＊6（電子回折・構造化学）、久保昌二＊7（電子スピン＊4

共鳴・磁気化学）
博士らが並び、「精緻な近代科学の発足」＊5

を印象づけ、
戦中、戦後の荒廃した日本で、
ひときわまばゆい＊6

存在であった。

＊7＊8＊9

時を 語 るもの

まもなくジュネーブ郊外のCERN研究所で本格稼働する超大型衝突型加速器LHC（Large Hadron Collider）の最大の目標は、
このヒッグス粒子を発見することである。
ヒッグス粒子は「素」粒子か、いよいよ始まるLHC実験を人は固唾をのんで見守っている。

＊1

柴田博士を中心として創設された名古屋大学理学部＊1は、（藤原鎮男 東京大学名誉教授）

益川さんをはじめ大多数の研究者は、
ヒッグス粒子を「素」粒子として標準模型を拡張

内 外で著 名な錯 塩 化 学の 泰 斗であるが 、

科学、
植物学、
地質鉱物学、考古学、美学などに新分野を

なければ自由に動き回っていたはずの素粒子が、ヒッグス粒子が凝縮して全世界に充満＊8

柴田博士は、
昭和16年4月に名古屋大学に赴任し、創設委員会の中心として理学部の設立に尽力、翌年理学部発足時に初代理学部長に就任した。
山崎一雄（1911−）
名古屋大学名誉教授（本誌11号P.2参照）
小穴進也（1914−2007）
元名古屋大学理学部教授
菅原健（1899−1982）
元名古屋大学理学部教授（本誌9号P.2参照）
上田良二（1911−1997）
元名古屋大学理学部・工学部教授（本誌6号P.2参照）
森野米三（1908−1995）
元名古屋大学理学部教授（本誌13号P.2参照）
久保昌二（1911−1994）
元名古屋大学理学部教授
桜井錠二（1858−1939）
元東京大学理科大学長
本多光太郎（1870−1954）
元東北大学総長＊1

益川敏英（1940̲）

京都産業大学教授、
名古屋大学特別招へい教授。小林・益川理論の提唱者。坂田昌一門下（今号P.19参照）。
＊2 トップクォーク凝縮模型
ヒッグス粒子をトップクォークとその反粒子の複合粒子と考える模型。V.ミランスキーと棚橋誠治との共著。南部陽一郎によっても独立に提唱された。

Koichi Yamawaki

理 の エッセイ

1946年高知県生まれ。京都大学理学部卒業、同大学院修了。理学博士（京都大学）。
ロチェスター大学研究員、カールスルーエ大学研究員、名古屋大学助手を経て1995年より現職。専門は素粒子論、
とくに素粒子の複合理論の研究。現在は質量の起源についての複合理論の研究を進めている。

-

No.15 October 2008

!

特集

地球温暖化に挑む

地球温暖化に挑む

もちろん降水量そのものも問題になります。

実際に人間活動によって増加しているのはIPCCで出された報告書では、二酸化炭素の北海道を除いて、
日本の年間降水量はどこでも温室効果ガスだけではありません。二酸化炭素

排出量コントロールの有無によってさまざまな

1000mm〜2000mmぐらいです。
ところが、
これ

を排出する工場や自動車は、二酸化炭素以外

地 球 温 暖 化 問 題は、人 類が直 面 する緊 急 的な課 題の１つである。

モデルが考えられていますが、どのモデルも全般

を1人当たりが使える水の量に換算すると、
人口に硫黄酸化物や炭化水素などの微粒子を吐き的に大体100年で平均1.5〜2.5度ぐらいの平均

地 球の温 暖 化が進むことによって私たちの社 会はどのような影 響を受けるのか 。

の集中している関東や近畿では非常に少なく出しています。大気中に排出された小さな粒子

気温の上昇を予測しています。
とりわけ北半球の

私たちはそれにどう対 応 す べきなのか 。

なります。同じように人口が集中していても東海を「エアロゾル」とよびます。二酸化炭素やエアロ

温暖化傾向は顕著です。なぜ北半球で温暖化

地 球 温 暖 化について研 究 する2 人の研 究 者がグローバルな視 点 、
ローカルな視 点から私たちの道を指し示 す 。

は木曽三川が流れているため、関東、近畿にゾルがあった場合と、なかった場合とを比較して、が進むかというと、北極圏の氷の減少が大きな比べれば、やや恵まれています。世界的にみて地上への放射エネルギーがどれだけ増加（減少）要因になっています。雲と同じで、
雪原は太陽光水に恵まれているはずのアジアモンスーン地域もするかを示す量を「放射強制力」といいます。

の熱を反射する効果が大きいのですが、積雪

水不足が心配されています。とくに中国やインドは、

二酸化炭素は、地球から宇宙に放出する放射面積の減少によって、ますます気温が上がります。

人口が増加し、経済活動が増大しているため、エネルギーを遮断するため、大気を加熱する

逆に南極があまり変わらないのは、温暖化しても（ 2 0 0 8 年 6月2 1日、第 1 5 回 理 学 懇 話 会より）「地球温暖化」でアジアの雨と雪はどう変わるか？
水 循 環 の重 要 性

"

特 集 ＿ 地 球 温 暖 化に挑む

図２の関係からもわかるように水蒸気が増加するの大きさがわかります。

つくる核になるため、冷やす方向に働きます。

ことにより、
降水（降雪）量は増加する可能性がここで重要なのが水蒸気の働きです。水蒸気あるため、南極の厚さ3000ｍの氷はこの温暖化は強力な温室効果ガスであり、二酸化炭素よりもで当面は解けないと考えられているためです。

強い放射強制力をもっています。一方で水蒸気

すでに温室効果ガス増加の影響が現れてここで大気中の二酸化炭素濃度の変化にが凝結して形成される白い雲は、
太陽から地球いると考えられる過去20〜30年の気候要素のついて確認をしておきましょう。地球は100万年に届くはずのエネルギーを反射してしまいます。

変化を見ると、気温は確実に上がっています。

今、地球温暖化が大きな問題になっており、ぐらい前に気温の大変化があって、その後はつまり、水蒸気は放射強制力を増やす可能性、

とくに近年の全球的な平均気温の上昇は顕著で、いろいろな議論がなされています。二酸化炭素

寒冷な氷河期と温暖な間氷期を繰り返し、今は減らす可能性の両方をもっています。水蒸気が積雪面積も減少しています。積雪面積の減少がに代 表される温 室 効 果ガスの増 加が 、地 球

間氷期に位置します。氷河期と間氷期を繰り2つの可能性をもっていることは、温室効果ガス

北半球の高緯度地域の平均気温をさらに上昇

温暖化に大きな影響を与えつつあるのは事実返すあいだは、
気温の上がり下がりに対応して、増加による水循環の変化と、その気候に与えるさせている可能性は先ほど述べた通りです。

でしょう。
しかし私は温暖化とともに重要な問題が二酸化炭素の濃度も大きく変化してきました。

影響を予測することをさらに難しくしています。

積雪面積の減少は雪が海水に解けていることをもう1つあると考えています。

2万年前は現在よりも10度ぐらい気温が低かった

どちらにしても、
水は地球の気候に対して大きな意味し、これにより海水面が上昇しています。

私は、名古屋大学の地球水循環研究センター

わけです が 、そのときの 二 酸 化 炭 素 濃 度は役割をもっていることは確かです。気温が上がると、気温が上昇することによって、海水面近くの水

大気中に含みうる水蒸気の量は右肩上がりにが膨張することや、
山岳氷河の融解などにより、におり、地球の水循環の研究をしています。
「地上180ppmぐらいでした。その後、間氷期に入りに降った雨は、川から海に流れ、海から蒸発して、1万年以降は280ppmのレベルになっていました。

急速に増加します（図2）。この関係があるから水位が上がるという現象もおきています。南極や地上に降る」という水循環は我々の生活を保障

すなわち、
二酸化炭素は地球の気候システムにこそ、
地球温暖化は、
水循環にとって大きな問題

グリーンランドの氷が解けることによる海の水位している大事な現象です。また、地球は「水惑星」

おいて寒冷（温暖）な時期には大気中の濃度をになるわけです。

上昇は、現在のところは現れていないようです。

といわれ、地球の気候は水なしでは考えられませ下（上）げて温室効果を弱め（強め）、より寒冷ん。地球温暖化とともに私が気になっているのは、（温暖）化を維持促進するという、一種の正のこの水循環の変化です。今日は温室効果ガスのフィードバック機構として働いていることが示唆増加によって水循環がどう変わるかについて、されます。ただし過去100万年間、大体10万年

アジアを中心に話したいと思います。

ぐらいの周期で180ppmと280ppmの間を行ったり日本を含むアジアモンスーン気候の特徴は来たりしていて 、数 回 の 暖 かい 間 氷 期 でも雨季があることです。日本でいえば梅雨です。

280ppmは超えていませんでした
（図１）。
ところが

梅雨の雨をもたらしている水蒸気は基本的に現在の二酸化炭素濃度は380ppmに達しており、インド洋や太平洋で蒸発して、湿った風としてこれは間違いなく産業革命以後の人間活動に日本付近まで来ます。梅雨のこの時期は毎年よる増加だと考えられます。
さらに、
IPCC（Inter-

大雨が降り、あちこちで洪水をおこしています。

Governmental Panel on Climate Change：

その一方で、全然、雨が降らないこともあります。

気候変動に関する政府間パネル）が2007年に木曽三川が流れる名古屋は水に恵まれている

発表した第4次報告書では、今後の二酸化炭素

1100（2100年の予測値）

間
氷
期

間
氷
期
氷
期

間
氷
期

間
氷
期

氷
期

氷
期

二
酸
化
炭
素
濃
度
﹇

氷
期

﹈
380（現在）
300
240
180

40

30

20

10

1000

飽
和
水
蒸
気
圧
﹇

hPa

拠点リーダーを兼任（2003年〜2008年）。

マイナス数十度がプラスになることはなく、
むしろ

ppm

Tetsuzo Yasunari

方向に働きます。エアロゾルの大部分は太陽エネルギーを反射したり、太陽光を跳ね返す雲を

温 室 効 果ガス増 加は気 候をどう変えるのか？

安 成 哲 三 地 球 水 環 境 研 究センター教 授

1971年京都大学理学部卒業、1977年同大学院理学研究科博士課程修了。京都大学東南アジア
研究センター助手、筑波大学地球科学系講師、同助教授、教授を経て、現在、名古屋大学地球水循環研究センター教授、
筑波大学名誉教授。21世紀COE「太陽・地球・生命圏相互作用系の変動学」

水需要が切迫している状況があります。こうしたことからも水循環が私たちの生活に与える影響

濃度について、二酸化炭素排出のコントロールの仕方にもよりますが、
図1に示すように、
2100年

図1

がほとんど完全に干上がってしまいました。地球には少なく見積もって600ppmか700ppmぐらい、CO2 濃度は氷期・間氷期で180〜280ppmの範囲で増減していたが、温暖化により、洪水が増加するか、あるいは干ばつ

多く見積もれば1100ppmぐらいになると予測が増加するのか、ということは大きな問題です。

しています。

温室効果ガスであるCO（二酸化炭素）
2の
大気中濃度の過去40万年における変化

400

200

0

した。名古屋の水がめである飛騨川の岩屋ダム

600

﹈

0

現代からさかのぼった年代［万年］

場所ですが、1994年は渇水に見舞われピンチで

800

20

40

60

80

100

温度［℃］
図2

温度と飽和水蒸気圧の関係

大気中に含みうる水蒸気量は気温の上昇とともに指数関数的に増大する（クラウジウス−クラペイロンの式）。

現在のCO2濃度は、過去数十万年での変動範囲をはるかに超えた
値を示している。さらに、IPCCによる2100年での予測値は、現在の2〜4倍前後を示している。(IPCC, 2007)-

No.15 October 2008

#

特集

地球温暖化に挑む

温室効果ガス増加に伴う降水量変化は？
さて、問題は温室効果ガス増加が降水量変化

上がりになっており、世界的に雨が増えるという地域は、夏の降水量が少々増加する傾向が見え（図５）。日本でもインドや中国の長江流域と同じに与える影響です。IPCCの報告では、降水量に予測をだしています。しかし、気温変化の予測とます。その一方で地中海は、干ばつ傾向になる

傾向がうかがえるということです。

ついて以下のような予測がなされています。図２の大きな違いは、
モデル間のばらつきが非常に可能性があります。地中海は現在、すでに干ばつ降雨は非常に局地的な現象としておこる傾向のように右肩上がりで水蒸気が増えると、雲が大きいということです。たとえば「ほとんど何も傾向が広がっています。全体として「雨が多いがあり、予測は大変難しい問題です。二酸化できやすくなり、熱帯では台風などの熱帯低気圧

変わらない」といっているモデルもあれば、「極端にところは全般的には増え、雨が少ない乾燥地域

炭素濃度や平均気温が全球的あるいは広域に活動が活発になり、中高緯度では温帯低気圧に雨が増える」といっているモデルもあります。水のではますます乾く」というのが大きな傾向です。

同じように上昇していても雨の降り方には地域による雨と雪が増える可能性があります。全般的に循環、水が絡むと不確定な要素が大きくなると

現実の過去の降水量変化はどうでしょうか。

いえることは、水蒸気が増えると水循環が活発化いうことです。全部平均すると「何となく増加して全球的な降水量分布に相当するデータは、
この増加により、
熱帯の雨のように降らないときは降らする可能性があることです。一方で、もし雲のいる」ことは確かですが、個々の地域別に見た20年でやっと人工衛星によって観測できるようにない、降るときは激しく降るという傾向が強まるの

活動がより強くなれば、日射を遮る効果によりときには大きな問題が発生することが予想されます。

なってきましたが、この20年間長期的な変化ではないかと考えられています。

温暖化を抑制する方向に進む可能性もあります

このような問題含みであることを前提に、
IPCC

傾向は現れていません。年々の変動はありますが、が、これについてはまだ答えが出ていません。

による100年後の全球的な夏と冬の降水量変化

決して増えているとか減っているということは

IPCCの報告書では、世界の降水量は、右肩の予測を見てみましょう（図３）。アジアモンスーン

ないのです。つまり二酸化炭素濃度の上昇に

最後に日本の冬の雪の話をしたいと思います。

よって降水量が上昇している確固たる証拠は、シベリアから寒気が吹き出し暖かい日本海で

現在のところありません。

水蒸気をもらい日本列島にぶつかって日本海側

冬季（12−1月）

夏季（6−8月）減少増加
降水量［％］

図3

温室効果ガスが増加した場合の降水量変化の予測

日本 の雪はどう変わるのか？

ただし、1つ気になることがあります。それはは大雪になり、
太平洋側は乾燥が続くというのが豪雨の頻度が増加していることです。強い雨の日本の冬の気候です。新潟や東北の日本海側発生頻度が増加傾向にあるようです。さらにでは2mとか、多いときには3m近い雪が積雪します。

図6に示すように、世界的にみると、雪は気温

豪雨の増加もさることながら、
冬の積雪量の減少

水蒸気の量も増加傾向にあることがわかって山に積もった雪は春になって解けて川に流れが低くて水蒸気が少ない地域に降ることが多いも大きな問題になってくると考えられます。とくにきました。以上からこんなことが予想されます。

込みます。その川は日本海側だけでなく太平洋ため、換算降水量としては少なく、月で100mm

冬の積雪量は、
日本列島の水資源として非常に水蒸気は大気の下層に増える傾向があります。

側にも流れます。つまり日本海側に降った雪は程度以下がふつうです。しかし、
日本、
とくに日本

重要であり、「地球温暖化」は深刻な影響を大気の下層つまり地上付近に水蒸気が増えると日本全体の水がめとなるので、雪に縁のない

海側では、気温が相対的に高く、降雪水量が与える可能性があります。

大気が不安定になり、積乱雲が発達しやすく

太平洋側に住む人間にとっても雪は大切な水

非常に多くなっています。このような暖地降雪なります。この発達した積乱雲が豪雨を引き資源なのです。

おこす大きな要因になっているのかもしれません。

あるシナリオで温室効果ガスが増加した場合の21世紀末（2090−2099）
における全球的な降水量変化の平均的なパターン。約20の気候モデル
による予測結果を平均した値を、20世紀末（1980−1999）の値との差で示す。網かけ部分は90％以上のモデルが同じ傾向を示した地域であり、白抜き部分は、同じ傾向を示したモデルは66％以下であった地域を示す。
（IPCC, 2007）

よって大きな違いが出てきます。ただ、水蒸気のアジアの降 水 量はどう変わるのか？
もう少し詳しく、
アジア地域の過去の降水変動

温暖化による降水量の変動予測はまだ始まった

地域は世界でも珍しく、北海道を除く日本列島ばかりで未解明な問題も多く、正確な予測ができ

平均気温の上昇はこの雪の積雪量に大きなの雪国で、ぎりぎりの気温条件のもとに、多降水量るようになるのには時間が必要です。しかし人間影響を与えています。1960年からの最深積雪をの降雪を保ってきたわけです。しかし、そのために、活動に与える影響は気温変動よりも大きいと見ると1980年代後半から大きく減少していること

ちょっとした気温の上昇が積雪量に大きな影響考えられるため、一層研究に励んでいきたいとがわかります。

を与えることになります。日本にとっては夏場の思います。本日はありがとうございました。

を見ていくことにしましょう。まずはインドですが、長期的な変化傾向は顕著には現れていません。
45

45

30

緯
度
﹇
度
﹈ 30

雨が増えています。その反対に普通の雨、弱い
雨は相対的に減ってきています。中国は長江流域では降水量が増えてきているのに対し、降水量

黄河流域では、降水量も降水日数も減ってきて

降水日数

15

います。私たちの研究では長江流域ではインドと

15
75

90

105

120

135

図6

ただ、
1日の降水量が100mmを超えるような強い

75

90

105

120

135

経 度［ 度 ］

同じように強い雨が多くなり、弱い雨が少なくなっています（図4）。

60
降
水
量
の
経
年
変
化
率
﹇
%
﹈

<-60%

-60--40%-40--20%-20-0%

0-20%

20-40%

40-60%

>60%

30

図4

豪雨頻度
15
75

90

105

120

135

過去40年(1960 ̲ 2000)の東アジアの夏季降水の変化

青は増加、
赤は減少を表す。長江流域では降水量・豪雨が増加し、黄河流域では乾燥化が進行している。降水量だけではなく、強い
降水の頻度が増加している。
（Endo, N., Ailikun, B., and Yasunari,
T. 2005, J. Meteorol. Soc. Japan）

1970年代ごろから減少傾向にあり、同時に干ばつ傾向と洪水傾向がどちらもが頻繁におこるようになっています。降水量が減少している一方で、豪雨の発生頻度は過去100年で増えています

400

20
0

長岡
福井

300 金沢

-20

東北型

2

3

4

5

6

7

8

高田

9 10

富山

新庄

200

青森

新潟

降水強度階級います。とくに80年代後半からの温暖化傾向は
顕 著です。一 方 、
日本 列 島 全 体の降 水 量は

十日町

北越型

積雪」地域であり、したがって、
温暖化により、
冬季の季節風も弱まると、積雪も降水も同時に減少する可能性が高い地域である。
（原田博司・他, （株）東北電力応用技術研究所
研究調査報告No. 88004, 1988）

1

日本はどうでしょうか、平均気温は上昇して45

世界各地の冬季気温と積雪
（降水）
量の関係。
北陸地域は、３℃ぎりぎりの高い気温条件で降水が雪となっている世界でも珍しい「暖地40

3℃

降水量［mm］ 500

北半球の寒冷地における１月の降水（降雪）量と気温の関係

図5

北海道型

過去約100年（1898−2003）における日本全国降水強度の
階級別の降水量の経年変化率（直線トレンド）

過去約100年（1898−2003）
における日本全国の4時間降水量でみた降水強度の階級（1〜10：10がもっとも降水量強度が大きい）
別の（年間）降水量の経年変化率（直線トレンド）を示す。強い降水
強度（8〜10）の降水量は増加傾向を、弱い降水強度（1〜6）は減少傾向を示している。
（Fujibe, F., Yamazaki, N., Katsuyama, M.,
and Kobayashi, K. 2005, SOLA）

稚内

アラスカ型

モントリオール
モスクワ

エドモントン

アンカレッジ

-14

-12

-10

旭川
帯広

網走

会津若松

札幌

函館 盛岡

トロント

釧路

根室

-6

-4

ニューヨーク

山形

福島

ベルリン

-2

ポートランド100

ストックホルムワルシャワ-8ヨーロッパ型

秋田

留萌

0

パリ
ロンドン

仙台

2

4

気温［℃］

気 候システム学 研 究 室ホームページ

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特 集 ＿ 地 球 温 暖 化に挑む

http: //mausam.hyarc.nagoya-u.ac.jp/-

No.15 October 2008

%

特集

地球温暖化に挑む

地 球 温 暖 化 問 題をどうとらえるべきか？

−2 0 5 0 年 の担い 手たちへ−
高 野 雅 夫 地球環境科学専攻准教授

社会［20世紀型社会の持続不可能性］［持続可能な社会＝生態系の中で生きる社会］

地球・社会システム

地球・社会システム

商品

商品

生 産

リサイクル資源

再生可能
資源

地下資源

地球

消 費

廃棄物

生態系

社会

生 産

再生可能
資源

廃棄物

汚

染

地球

廃棄物

太陽光エネルギー

地球と社会の間での物質の流れ

図2

地下資源を採取した物は最終的には廃棄物として地球に蓄積される。
このような物の流れは持続不可能である。

廃棄物

消 費

生態系

太陽光エネルギー
図1

リサイクル資源

持続可能な社会における物質の流れ

生態系からいただいた資源は再生可能であり、廃棄物も生態系に戻すことができる。人間社会が生態系の一部になることをめざす。

持 続 可 能な社 会 へ の転 換

Masao Takano

1962年山口県に生まれる。1981年名古屋大学理学部に入学、地球科学で博士号（理学）取得。1993年に名古屋大学理学部助手。1996年理学研究科助教授。
200１年４月発足の名古屋大学大学院環境学研究科設立に参加、現在同准教授。
さまざまな分野の専門家と協働して、地下資源が枯渇した1000年後も地球と社会のシステムを維持できる「千年持続学」を構想中。
また市民の1人として行政やNPOと協働して「千年持続型社会」を実現するための活動に参加。

大きな影 響を受ける北 極 圏
今日は「地球温暖化をどうとらえるべきか」

一 方 、北 極 圏の温 暖 化は顕 著で北にいく「 地下資源」というタンクがあり、そこから地下私なりに考えてみました。北半球の気温は1000年資源を取り出し、社会の箱にもってきて工場でも紙にしたり火を焚いたりするために木を伐採のタイムスケールではゆっくりと下降する傾向がのをつくり、
それを消費すると、地球の箱に戻す、

しても、森林を良い状態に保っておけば何十年見えていました。
これは現在が間氷期から氷河期というのが大きな流れです（図１）。

後にはまた伐採が可能です。生態系から得たに向かう時期に当たるからです。ところが産業

原油を加工してガソリンにして、車を走らせると、ものが廃棄物になっても、それはうまくすれば革命以後の化石燃料の利用によって北半球のガソリンはなくなりますが、ものとしては消えてなく生態系に戻すことができます。こういう話をすると、平均気温は急上昇していきます。その結果、なるわけではなく、
排気ガスとなった二酸化炭素

多くの人から「こんなことはできない」といわれます。

北極圏に住む先住民の人たちが困っているとは地球の大気にためられます。

私もすぐにできるとは思っていません。10年、いうのが現 状です。先 進 国の人たちが化 石

しかし、
この社会システムは、地下資源がなくな

20年では無理でしょう。
しかし100年、200年なら

燃料を燃やして二酸化炭素を出し、その結果れば終わります。コンビニのお弁当の容器は食べできるかもしれません。ならばどうすればできるのかという議論をすべきだと考えています。

は海 氷を巧みに使ってアザラシやセイウチ、

化石燃料を使っていない人が困っているという

終わった瞬間にゴミになります。今は市町村のゴミ回収車が運んでくれますが、最終処分場がいっという話をしたいと思います。サブタイトルにあるほど温暖化するという予測がなされています。

クジラの猟をしていましたが、夏の海氷が小さく構図がここにはあります。温暖化の原因となる「 2 0 5 0 年の 担い手たちへ 」とは、現 在よりも

北 極 圏での気 温 上 昇が顕 著になったのは、なることでこうした猟は難しくなっています 。

二酸化炭素を出した人と被害を受ける人が違う。

ぱいになってしまえば、この流れは止まってしまい

さらに温暖化が進んだ2050年に社会の中心に

1 9 7 0 年 以 降のことです。以 後 、積 雪が消 滅

夏の氷が沿岸部から消えたことにより、
アラスカ

温暖化は環境問題というよりも社会的不公正のます。こういう状態を「持続不可能」といいます。

なっている現在の高校生たちの皆さんたちへのする時期が6月から5月に年々早まってきていのシシュマレフ島では海岸侵食と嵐による高波問題、南北問題である、というのが、
地球温暖化
問題の核心ではないでしょうか。

メッセージという意味が込められています。

地球温暖化を語るときに必ず出てくる「京都議定書」では、
二酸化炭素の排出をいかに削減ます。また海氷の面積が狭くなってきています。

で住宅被害が出て全島移住を迫られる事態に

まずは温暖化についての今後の予測について

とくに7月から9月までの夏の時期の減少は顕著なっています。それから永久凍土の上にある話します。予測にあたっては、経済活動を重視です。氷河の体積も減少しています。グリーン

建物や道路が解凍によって使えなくなっています。

した場合と、
環境を重視した場合、2つのシナリオランドでは氷床の夏の融解の範囲が広がってその一方で、
夏の海氷がなくなったことで船が現在の生活はお店でものを買って、家で消費し、減らす必要がありますが、
そういうことはまったく議論されていません。
ここに大きな問題があります。

では地球温暖化問題に対して私たちはどのように対応できるのか考えてみましょう。

するのかという、消費の面しか論じられていません。しかし、消費を減らすためには、生産もを用意しましたが、双方とも温暖化が進むといういます。こうした温暖化の進捗により夏の海氷通航できる時期が長くなり本格的な北極海航路

廃棄物がでるとどこからともなくやってきたゴミ

大きな流れには変化はありません。海洋に比べての面積は今後ますます小さくなることが予想

が確立しつつあります。それから農業が可能な収集車に集められています。集められたゴミは話を戻しましょう。持続不可能な20世紀社会

陸地の温暖化が進むという傾向も変わりはありされます。

土地が北に向かって広がる現象もおこっています。

私たちの目の前からはなくなりますが、地球上から脱却するためにはどうすればよいのでしょうか。

さらには北極海の海底に埋蔵されている石油やからなくなってしまうことはありません。

それは地下資源に頼る生活を見直すことからません。南極は、氷床が解けることはなく、むしろ北極圏に暮らす生物たちの生態系は大きな降雪量が増えることによって質量は増すと考え影響を受けることになります。また人間の暮らし

天然ガスの所有権は誰のものかという議論もられています。

もインパクトを受けています。これまでエスキモー

始まっています。

&

特 集 ＿ 地 球 温 暖 化に挑む

転換することです（図2）。

ここまでの話で温暖化問題をどうとらえるべきか、

世の中は、社会の箱と地球の箱という2つの始まります。具体的には、現在の地下資源に箱からなりたっているとします。地球の箱には頼る生活から生態系の力を利用する生活に-

No.15 October 2008

'

特集

地球温暖化に挑む

バイオマスエネルギーの可 能 性
では、持 続 可 能な社 会を実 現 するための具体的な方策にはどんなものがあるのでしょうか。
有力な候補が「バイオマスエネルギー」です。
デンマークでは、農業によって発生する麦わらを燃やして熱電併給を行っています。スウェー
デンのストックホルムでは、植 物からつくった
バイオエタノールを燃料とする市バスが200台
市内を走っています。スウェーデンではエタノール
85％、ガソリン15％の燃料E85が定着していて、

図3

ガソリンスタンドの半分くらいはガソリンではなく製材所から出るおがくずなどの木くずを粉にして固めたもの。ストーブやボイラーの燃料になる。

図4 マイクロ水力発電の試作機

木質ペレット燃料

農業用水路に設置したらせん水車による発電機。らせん水車は大正時代に富山平野で農業
機械用動力として広く普及していた。これを発電機としてリバイバルする研究をすすめている。

E85を売っています。また、
フィンランドやスウェー
デンでは、
バイオマスエネルギーの中でも木を使っ化 石 燃 料はどうなるのか
ここで化 石 燃 料の現 況と今 後の見 通しについて考えてみましょう。石油の生産量は現在たエネルギー利用が盛んに行われています。た

電気をつくる燃料とすると日本の電力供給量のこの木質ペレット燃料は、含水率が低く、
製材くず、

照明を発光ダイオードのランプにすれば、
1つ2ワット

とえば地域暖房も木を使ったバイオマスエネルギー

41%をまかなうことができます。41％ならば真面目

木の 皮などす べての 木 質 資 源を利 用でき、ですから30ワットあれば10個とか15個つけることを利用しています。

に研究する価値があると思いませんか。

燃焼時に有害なガスを発生しない、
などの特徴

ができ、
一軒分の照明がまかなえます。こうこうとがあります。

明るいというわけにはいきませんが、それはそれこうした木を使ったバイオマスエネルギーを

もう少し小さな規模でバイオマスエネルギーのいるのに、すべての人に供給できない時代に日本でも普及させることはできないのでしょうか。

可能性を考えてみましょう。愛知県の奥三河、豊根村は山間地にありますから、交通は自動でもいいのではないか、と最近は感じています。

入っています。

日本の林野率、つまり総土地面積に占める林野

長野県と県境を接する豊根村は森林に恵まれ車が主体になります 。この自動車の燃料も木最後にまとめをします。温暖化は化石燃料のピークを迎えています 。私が子どものころは、では石油以外の石炭、天然ガスといったほか

面積の割合はフィンランドやスウェーデンと同じた村です。ずっと林業をやって暮らしをたててからつくったバイオエタノールを利用します。エタ

燃焼が大きな原因です 。最終的な温暖化の自家用車はまだ少なく車といえばトラックかバスの化石燃料はどんな状況なのでしょうか。天然

レベルの67％に達しています。
フィンランドやスウェー

きましたが、近年は木材価格が下がり、林業はノールというのは、お酒と同じ成分です。これまで

程度は石炭の利用の仕方で決まります。温暖化

デンにできるなら日本にもできるはずです。

ふるわなくなってきました。
また、過疎化がすすみ、は燃料用のエタノールはさとうきびとかとうもろこし対策の中心は、まず省エネです。今までよりずっとかタクシーでした。今は皆さん必ず免許をとってガスは石油と同じように21世紀中には枯渇します。

1人1台自家用車をもっています。しかし、これ

石炭はたくさん残っています。現在の埋蔵量か木をエネルギーとして利用した場合、どれくらい集落がなくなってしまう段階にあります 。森林とかの糖やでんぷんからつくられていましたが、少ないエネルギーで幸 せに暮らせる方 法をから先はそんなことはありません。世界各地のら算出すると23世紀まで使えるほど残っています。

のエネルギーがまかなえるのかが問題になります。

資源が豊富なのに、それを管理したり活用したり

最近では木の成分を分解して糖にし、それから見つけよう、ということです。省エネに続く次の油田が掘りつくされることによって石油の供給量

しかし石炭をすべて使えば大気中の二酸化1年間に使える量は、「木が1年間に成長した分する人がいなくなるという困った事態になって微生物を使ってエタノールをつくりだす技術が手段は自然エネルギーの利用です。日本では、炭素濃度は相当に上昇すると考えられます。

だけ」を上限とします。この木材の年間生長量といます。私たちは、
このような山間地をもりたてて、開発されています。日本でも大阪に建物の廃材

太陽光、
太陽熱、
地中熱、
木質エネルギー、マイ

石油の値段はどうでしょうか。現在、需要と地球温暖化にストップをかけるためには、
石油

ここから可能な発電量、さらに自然林には手を森林や水の資源を活用しながら若い人が暮らしからエタノールをつくる大規模な工場がつくられ

クロ水力発電が有望だと、私は考えています。私

供給の関係が逆転しつつあり、そのせいで値段

資源が枯渇したあとに石炭の使用をいかに抑えつけずに人工林の木だけを対象とすることをていけるようにするにはどうすればよいかを研究ています。

の研究室では、あまり研究の進んでいない地中熱、は上昇し続けています 。必要な人はたくさんるかが大切なポイントになります。

前提に計算し、これらをすべて火力発電所でしています。

はだんだんと減少してくるからです。

私たちの研究によれば、
豊根村では製材の際

木質エネルギー、
マイクロ水力発電の技術開発

豊根村では伐採された木を製材する際にに発生するおがくずなどの半分くらいを使えばや社会への導入シナリオの研究をやっています。

発生する木の皮やおがくずを砕いて、乾燥させ、熱や交通に使う分をまかなえることがわかってこれからどうすべきかは、温暖化が進み、石油

型に入れて圧をかけて小さな円筒状のものをきました。

つくります。つなぎは何も使っていません。長さは

電力は農業用水にらせん水車をつけてマイたちが直面する問題であり、今の若い人たちに

10mm〜20mm、直径6mmくらいです。これがクロ水力発電をします。私たちが試作した実験

今後の暮らしや社会をどうするかを決める権利と木質ペレット燃料です（図3）。

機は30ワットの出力です（図4）。

責任があります。私たちおじさんおばさんの役割

ペレットストーブは冬の暖房に使えます。ボイラー

ふだんキロワット単位で生活していますからは彼らが判断する力をつけるのを手伝うことだとに使えばお風呂やお湯を沸かすのに使えます。

30ワットではいかにも心もとないような気がしますが、思っています。本日はどうもありがとうございました。

「だいずせんせいの持続性学入門」ブログ



特 集 ＿ 地 球 温 暖 化に挑む

資源が枯渇しようとする2050年に生きている人

http: //blog.goo.ne.jp/daizusensei-

No.15 October 2008理 の 先 端 をいくI

毒をもって毒を制 す
太古の昔、
地球はオゾン層の衣を身にまとってこの結果に興奮して、さっそくDNAを修理保存されていることがわかったのだ。生物種

リアーゼとして働く。
このことは、メチオニンこそが、いなかった。地球は過酷な紫外線にさらされてする酵素の遺伝子解析の専門家である、原子が違うのに、同じ場所に同じアミノ酸が100％

フォトリアーゼの働きに必須なアミノ酸である、いたのだ。紫外線はDNAにダメージをあたえ、力研究所の研究仲間（ 由良敬 、現お茶の水

保存されているという事実は、
Met-353の位置のという私たちの仮説に反する。困っていたところ、生物にとって深刻な影響を及ぼす。そんな環境

女子大教授）にコンタクトした。原子力研究所でメチオニンこそが、
フォトリアーゼの働きに必須な

通常は論文を批判する立場にある論文の審査下でもたくましく生き延びてきた生物種には傷は生物に対する放射線の影響を評価するのがアミノ酸であることを示している。

員が、データベースの記述の方が誤りであり、ついたDNAを修理する能力が備わっている。

重要なミッションの1つになっているのだ。彼にTakahisa Yamato

その蛋白質は実際には「フォトリアーゼ活性を

間 違っていたデータベース

もたない」ということを、
なんと教えてくれたのだ。

たとえば、ある種のラン藻がもっている蛋白質

いろんな生物種がもっているフォトリアーゼのフォトリアーゼ（図1）
は、紫外線の影響で傷ついた

アミノ酸配列を調べてもらった。蛋白質は20種類

フォトリアーゼは青色光受容蛋白質ファミリー

DNAを元通りに修復することができる。このの異なるアミノ酸が紐のようにつながってできる＊2の一員である。同じ仲間にはクリプトクローム

DNA修復にとって必要不可欠なアミノ酸だった

蛋白質にはフラビンという補助分子が含まれてのだが、そのアミノ酸配列を調べるとどんなことなど、
フォトリアーゼとは違う働きをする蛋白質ものだ。

いる。降り注ぐ紫外線のエネルギーを吸収したがわかるのだろうか。生物種が異なれば、
アミノ

含まれている。今回、フォトリアーゼ以外の170

フラビンは電子を放出する。フラビンから飛び

酸配列も異なったものになる。
しかし、
DNA修復

種類の青色光受容蛋白質のアミノ酸配列を出した電子は傷ついたDNAに流れ込んで化学や酸素運搬といった、基本的で重要な役割を調べてみた。すると、170種類の蛋白質すべてで、反応を起こし、めでたく修理が完了するという果たす部分だけは、共通であると考えられるのだ。

Met-353の位置のアミノ酸がメチオニンでは仕組みだ。紫外線で傷ついたDNAを紫外線のフォトリアーゼのアミノ酸配列はどうであったか。

なかったのだ。フォトリアーゼでなければ、Met-

エネルギーで修復する。すなわち毒をもって毒をやがて彼からビックニュースが飛び込んできた。

353はメチオニンではないのである。今回の発見制すということだろう。それでは、フォトリアーゼは

彼は遺伝子配列の全データベースを調べて、には面白いこぼれ話がある。研究成果を論文に一 体どのようにして電 子 が 移 動 する反 応を201種類の異なるアミノ酸配列のフォトリアーゼ

まとめ始めた当初、170種類の蛋白質のうちのあやつっているのだろうか。

を見つけた。なんと驚くべきことに、見つかった1つは「フォトリアーゼ活性をもつ」とデータベース

201種のフォトリアーゼのすべてで、Met-353がに記述されていた。メチオニンがないのに、
フォト

そこで、私たちはDNA修復のメカニズムを
1965年三重県生まれ。1993年京都大学大学院理学研究科博士課程退学。同年、東京農工大学工学部助手。1994年京都大学博士（理学）。1997年名古屋大学大学院理学研究科
助手を経て2001年より現職。その間、統合バイオサイエンスセンター客員助教授などを歴任。
専門は生物物理学。
「物理の言葉で生命を語る」がモットー。

解 決 の鍵はM e t ̲ 3 5 3にあり

やはり、Met-353の位置のメチオニンこそが、＊1 電子トンネル電流
蛋白質中の電子移動反応で電子を供与する部分をドナーとよぶ。
一方、電子を受容する部分をアクセプターとよぶ。
ドナーとアクセプターの間にアミノ酸の原子が充填されていて、両者の間をトンネル効果で電子が流れる。
＊2 クリプトクローム
フォトリアーゼと同様にフラビンをもつが、DNAの光による修復活性はなく、生物の体内時計や種子の発芽などに関与する光受容蛋白質。

調べるため、
フォトリアーゼとDNAの間の電子の通り道を調 べた。電 子の流れを実 験で直 接測定するのはとても困難で、理論計算やコン
ピュータシミュレーションが大きな威力を発揮する。

DNA

アクセプター

まず、分子動力学という方法でフォトリアーゼのアデニン運動を再現した。次に分子軌道法という方法を使ってDNAとフォトリアーゼの結合部位の電子

D N Aを修 理する酵 素で10 0 % 保 存されているアミノ酸を発 見倭

剛 久 物質理学専攻准教授

FAD
損傷部

状態を計算した。従来の定説ではDNA修復の際、フォトリアーゼ中のアミノ酸部分はまったく経由
せ ずにフラビンからD N Aに電 子が 流れると意外な結果が得られたのだ。1番目のアミノ酸から数えて353番目に位置するアミノ酸である
メチオニン（Met-353）
を電子トンネル電流＊1がDNAフォトリアーゼ・DNA複合体

結合部の拡大図

FAD

非常に多く流れていることが判明したのである
した説であり、
この説に修正を加えることになるとは当初まったく予期していなかった。

図1 DNAフォトリアーゼの立体構造
紫外線損傷したDNAを結合したフォトリアーゼの立体構造（図左）。中央赤色はフラビン（FAD）。図の上の方には結合したDNA（灰色）が見える。結合部を拡大したのが右図。DNAの損傷部分とフラビンは近い位置にある。

理 論 生 物 化 学 物 理 研 究 室ホームページ
理 の 先 端 をいく Ｉ

ドナー

Met-353

思われていた。ところが、今回の計算の結果、（図２）。従来説は電子移動反応の権威が提案Met-353

図2

DNAフォトリアーゼ内の電子の流れ路

フォトリアーゼとDNAの複合構造を使って、
フラビン
（ドナー）
からDNA（アクセプター）
までの電子の流れ路（赤い矢印）を調べた。矢印の太さが電子の流れる量を示している。多くのトンネル電流がメチオニン（Met353）を経由していることがわかる。
（Miyazawa, Y., Nishioka, H., Yura, K., and Yamato, T. 2008,
Biophysical Journal 94, 2194-2203より改図）

http: //jegog.phys.nagoya-u.ac.jp/tb/-

No.15 October 2008!

理 の 先 端 をいくIIA/aA/a ̲ 卵動 物 学 10 0 年来の謎を解く：
雌雄同体のホヤが自家受精を防ぐ分子機構
澤田

A /A̲ 卵A /AA ̲ 精子A /aA/a ̲ 卵A ̲ 精子

図1

a /aa /a ̲ 卵

受精しない

a ̲ 精子A ̲ 精子

受精する

受精しない

a ̲ 精子a ̲ 精子A ̲ 精子

受精しない

受精する

A /a ̲ 卵

A /A̲ 卵カタユウレイボヤの交配実験における一方向性不稔

卵を酸性海水（pH 2-3）で１分処理すると、
自家受精可能になる。このようにして自家受精させて得られる個体同士で交配実験を行った。これにより自己とみなして受精しないか、非自己とみなして受精するかを判定した。そうすると、ある個体の精子は別の個体の卵を受精させるが、精子と卵の組み合わせを逆にすると受精しないという現象（一方向性不稔現象）が見られた。これを説明するのに、モルガンは、次のように考えた。すなわち、親個体の、自家不稔遺伝子における遺伝子
構成をA/aと仮定し、精子は片親の遺伝子を、卵は両親の遺伝子を発現すると仮定する。この場合、自家受精で得られる個体同士で交配実験をすると、A/a個体の精子は、A/A個体やa/a個体の卵を受精させるが（A-精子とa-精子の両方があるので、どちらかが受精可能）、逆にA/A個体やa/a個体の精子はA/a個体の卵を受精させることができなくなるので、受精の成立に方向性がみられるのではないか、という考えである。実際に実験を行うと、この解釈が正しいことが証明され、また 2 つ の 遺 伝 子 領 域 がこの 現 象に 関わることがわかった 。
（Harada, Y., Takagaki, Y., Sunagawa,
M., Saito, T., Yamada, L., Taniguchi, H., Shoguchi, E., and Sawada, H.（2008）. Science 320, 548-550より改図）

a ̲ 精子A ̲ 精子均 附 属 臨 海 実 験 所 所 長・教 授

A ̲ 精子a ̲ 精子a ̲ 精子受精しない

a /a ̲ 卵

一 方 向 性 不 稔 の仕 組み

自家 不 稔に関わる遺 伝 子
有性生殖は、
雄と雌の細胞が互いを認識してると配偶子の合体に至らないしくみになっている。

我々は、進化上は脊椎動物に近いのに雌雄

カタユウレイボヤは、通常自家受精しないが、A/A個体とa/a個体のいずれの卵も受精させる

一方が他方の中に逆向きの入れ子で入る構造

融合する現象であり、これにより子孫に遺伝子のこの自家不稔に関わる雄側と雌側の遺伝子は同体であるホヤ類の中でゲノムが解読されて卵を酸性海水で処理すると自家受精可能となる。

ことができる（A/a個体のA-精子はa/a個体のを持つこと、両タンパク質とも個体間で非常に多様性がもたらされる。それでは、
適応戦略上、染色体上で近接しており、その遺伝子産物はいるカタユウレイボヤに着目し、その自家不稔にこうして得られた子供同士で交配（受精実験）
を卵を受精させ、a-精子はA/A個体の卵を受精異なっていることが判明した。両遺伝子が同一

重要な遺伝子の多様性を確保するため、雌雄個体間で非常に異なること、またその違いが関わる遺伝子を、交配実験とゲノム情報により特定行うと、互いを自己とみなして受精しないのか、できる）が、
A/A個体やa/a個体の精子は、A/a遺伝子領域に存在することは、両者が強固な個体の卵を受精させることができない（いずれのパートナー関係にあることを示唆している。植物

同体の生物はいかにして自家受精を回避（自家自己認識の鍵となっていることが知られている。

することに成功した。この研究は、著名な遺伝学あるいは非自己とみなして受精するのだろうか。

不稔）
しているのだろうか。

このように研究が進んでいる高等植物に対し、者モルガン＊1が20世紀初頭にホヤの自家不稔の

こういった実験を行うと、奇妙なことに、「一方向性

場合もAまたはaの同型遺伝子産物があるため）においては自家不稔タンパク質が個体間で非常雌雄同体の動物における自家不稔機構につい研究を行っていたころからの謎を分子レベルで不稔」という現象（ある個体の精子を別の個体のことになる。
「これが、一方向性不稔現象を引きに異なっており、染色体上で近接していることがては、ほとんど研究が進んでいない。

解く糸口になるのではないか、と考えている。

卵に加えると受精するが、逆の組み合わせでは起こす理由である」とモルガンは考えたのである。

高等植物においては、花粉がめしべに受粉し、そこで識別が行われて、自己の花粉と認識されのにモルガンは以下のような仮説をたてた。

わかっていたが、それが動物でも酷似していることが今回初めて明らかとなった。

不稔になる現象）が見られる。これを説明する

女 神テミスが 指し 示 すもの

今回発見した自家不稔に関わる卵側の因子を、

すなわち、個々の卵は父方と母方の両方のモルガンの仮説が正しいか否かを確かめる

正義と公正を司り近親相姦の禁止を唱えたと遺伝子を発現しているのに対し、個々の精子はために、酸処理卵を用いて自家受精させ、得らされるギリシャ神話の女神「Themis（テミス）」

父方か母方の一方の遺伝子のみを発現してれた23個体の子供同士で実際に受精実験をの名前にちなんでv-テミス、精子側の因子をいるという解釈である。今、自家不稔性に関わる行うと、モルガンの言うとおり一方向性不稔というs-テミスと命名した。今回の発見を機に、動物学

遺伝子の親個体における遺伝子型をA/aで現象が見られた。
この現象が見られる場合には、100年来の謎の全容を解明したいものである。

表すと、
酸処理により自家受精させて得られる子

その卵提供個体は自家不稔に関わる遺伝子

本研究は、当研究室の助教の原田淑人博士の遺伝型は、
A/A、
A/a、
a/aの3パターンである

領域がA/aとなっていて、精子提供個体はA/Aが中心となって行われたものである。今後の

（図1）。
この場合、
A/A個体ではA-精子のみが、またはa/aとなっていると考えられる（図1）。

さらなる発展を見守っていただきたい。

a/a個体ではa-精子のみが産生される一方でそこで、そのような遺伝子構成をもつ染色体

A/a個体はA-精子とa-精子を産生する。卵は領域を網羅的に探したところ、２カ所あることが両親の遺伝子を発現するのでA/A個体はA-卵、わかり、第2染色体と第7染色体のある領域がa/a個体はa-卵、A/a個体はA/a-卵を産生する。

候補として浮かび上がってきた（図2）。

卵と精子の双方に同型遺伝子の発現があると両染色体領域においては、おのおの２つの受精しないと仮定すると、A/a個体の精子はタンパク質＊2の遺伝子が共通して存在し、しかも＊1 T.モルガン（1866−1945）
アメリカの遺伝学者。ショウジョウバエの遺伝学で有名で、遺伝子間距離の単位（センチモルガン、cM）にもその名を残す。1933年
ノーベル医学・生理学賞受賞。
＊2 ２つのタンパク質
卵黄膜での存在が確認されているフィブリノーゲン様タンパク質と、精巣で高発現しているポリシスチン1様タンパク質。

s-テミス-A遺伝子
第2染色体
テミス-A遺伝子座

ν-テミス-A遺伝子
卵黄膜v-テミス-A
蛋白質

図2

カタユウレイボヤにおける自家不稔機構のモデル

第2染色体にはv-テミス-A / s-テミス-Aの遺伝子が、また第7染色体にはv-テミス-B / s-テミス-Bの遺伝子が局在する。
v-テミスはいずれも卵黄膜上に局在し、
s-テミスは精子細胞膜上にあって、相互認識すると考えられる。両遺伝子ペア
で自己と識別されると、精子が卵黄膜から離脱し、自家受精できなくなる仕組みになっていると考えられる。

s-テミス-B遺伝子

第7染色体
テミス-B遺伝子座

1982年北海道大学大学院薬学研究科博士課程修了。北海道大学薬学部助手、
東京工業大学理学部助教授、
米国ハーバード大学博士研究員
等を経て2002年より現職。現在のテーマは原索動物の受精と同種異個体認識の分子機構。

ν-テミス-B遺伝子

附 属 臨 海 実 験 所ホームページ

" 理 の 先 端 をいく ＩＩ

s-テミス-B
蛋白質＜精子細胞内での指令＞
卵黄膜にv-テミス-Aとv-テミス-Bの両者が存在していたら卵黄膜から離脱せよ。
さもなければ、卵黄膜に留まり受精せよ。

v-テミス-B
蛋白質

卵Hitoshi Sawada

精子s-テミス-A
蛋白質

http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/˜SugashimaMBL/Marine.html-

No.15 October 2008

#

講義探検

理論を読み解き、自然を語る講義

理解を深める演習【物理化学／2 年前期】

【数学演習／2年前期】

小 森 靖 多元数理科学専攻助教
川 平 友 規 多元数理科学専攻助教「おはようございます、
もう一度いきましょう。

2回目の演習は、水素の燃焼反応を扱った。

私は、生命理学に在籍しているが、もともと複素数列の級数を考えていたが複素数にも極限を

おはようございます」。雨の朝、満席の教室に計算の解説の後、「この反応はこれからの我々

数学には興味があった。今回、数理学科への与えることができるというのは自分の中には存在

篠原教授の快活な声が響く。

にとって大切な反応です」。21世紀中に石油の講義探検の話をいただき、数理学科の学生がしない考え方だったのでとてもおもしろかった。

枯渇が予測されている今、代替燃料として水素どのような授業を受けているのか、また、それを川平先生はフランクな話し方で授業を進めながら、学が主題の講義である。今日の題材は、熱力学が注目されている。反応時に二酸化炭素を出さ

自分が理解できるのかどうか、楽しみであった。

級数の考え方を図に示し、今回の講義のポイントを第一法則。その主張を振り返った後、理想気体

ない利点の一方で、安全性に問題がある。この私が今回受けたのは、小森先生と川平先生説明してくださった。2人の先生ともに図を使いの可逆操作における仕事の表式へと講義は進ん

点を技術的に解決できる水素吸蔵合金の開発の数学演習だ。数理学科ではお昼休みにCafe

ながらとてもわかりやすく講義のポイントを示してでいく。近似の要点を押さえながら導出が続く。

がホットである。興味のある学生も多いと見え、Davidというオフィスアワーがあり、そこでは学生くださった。

あたかも数学の講義のように、ロジックは精密だ。

教室のあちこちから声もあがる。良い雰囲気だ。

と先生との間で熱い議論が交わされている。

数学演習には必ず単元をまとめたプリントをふと講義の流れが止まる。演習問題の時間で最後にエンタルピーに触れ、今日の講義はここ

小森先生と川平先生はCafe Davidでも学生配布するが、一昔前と比べるとかなり変化してきたたちの質問に熱心に答えていた。Cafe Davidがようである。昔の演習の資料を見せていただい

物理化学は、化学を学ぶ上で不可欠となる熱力ある。問題文を英語で読み始めた。耳慣れないまで。濃い1時間半であった。

物質名を学生が英語でリピートしている。机上には、どの学科でも2年生は完成された基礎理論を終わると先生、学生ともに3限の教室へと向かってたが、問題のみを載せたものであった。これらの◎取材・文皆、電話帳のようなアトキンス著の『Physical学ぶ。先駆者の仕事を訪ねることは喜びであるが、いった。小森先生の演習では、授業のはじめに問題はレベル別に分かれていないために、「どの

足立真訓 Masanori Adachi

Chemistry』を開いている。

体系化されているため理解するには苦労が伴う。

小テストを行うことで前回行った内容を復習し問題を選んで解くかが鍵となる」そうだ。現在ではやがて講義に戻る。一見脱線に思える、
こんな「（物理化学を受ける前は物理に拒否反応が今回の講義のメインであるε‐Ｎ論法に入ってプリントには単元の概要および問題という構成に身近な説明も。篠原教授はランニングが趣味とのあったが、時間をかけて学んで）私にでも理解でいった。
ε‐Ｎ論法とは、数列の極限の存在をなっている。問題はレベルがわかりやすいようにことである。一体、30分間のランニングはどれだけきるのだという自信がつきました」。これは過去の示す方法であるが、高校の数学 までの知識色分けして示してあり、さらにはプリント全体をカロリーを消費するだろうか。答えは350kcal

受講生の感想だが、この講義ならばうなずける。

では機械的に式変形を施して求めていた極限を、カラーにすることで視覚にも訴えている。
この教材程度である。案外少ない。ちょうどカレーパン1個

理論内部のていねいな解説に加え、
身近な自然

◎取材・文

証明によって導くというのは驚きであった。小森づくりには数理学科の多くの先生方が関わって程度である。では一体カレーパンのカロリーはどや現代の問題を通して、理論の本来もつ内容をアレクザンダー・ピーターセン

先生はこの論証という抽象的な内容を、図をいるそうで、学 科 全 体で学 生のための 授 業

うやって計るのか。そのためには、熱力学第一よく考えさせてくれる。鮮やかな講義に、僕も久々書きながらわかりやすく説明してくださった。

作りに取り組んでいるという印象を強く受けた。

法則を原理としたボンベ熱量計を使うのである。

に理論化学の面白さを味わわせてもらった。

（多元数理科学専攻博士前期課程 1年）

Hisanori Shinohara

物 理 化 学 研 究 室 ホームページ

$

篠 原 久 典 物質理学専攻教授

講議探検

Alexander Petersen（生命理学専攻博士前期課程 1年）

川平先生の授業では級数を扱っていた。今回は1953年埼玉県生まれ。1979年京都大学大学院理学研究科博士後期課程中退。専攻は物質科学、とくにフラーレン、
カーボン・ナノチューブなどのナノ炭素物質の創製と探索。ナノ炭素物質の基礎研究か
ら実用化研究まで幅広く研究・開発を進めている。

http://nano.chem.nagoya-u.ac.jp

川 平 友 規 ホーム ペ ージ

Yasushi Komori

東京大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程修了。日本学術振興会特別研究員を経て、2001年より現職。専門は可積分系。
（写真左）Tomoki Kawahira

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年より現職。
専門は複素力学系理論。
（写真右）http://www.math.nagoya-u.ac.jp/˜kawahira/index.htm-

No.15 October 2008%

理学部交差点

特報キャンパス通信キャンパス通信

ゾウムシを通してみえてくる
キャンパスの自然

坂田・早川記念レクチャー
講演録、出版

生命理学専攻助手

附 属 南 半 球 宇 宙 観 測 研 究センター長杉山

福 井 康 雄（Yasuo Fukui）

伸（Shin Sugiyama）

小林誠・益川敏英両博士、ノーベル物理学賞、下村脩博士、ノーベル化学賞、受賞

素粒子物理学の礎を築いた
小林・益川理論

蛍光タンパク質発見で生命科学の発展に寄与

本年のノーベル物理学賞が本学出身の小林誠、益川敏英両博士の本年のノーベル化学賞が蛍光タンパク質発見の業績に対して、「クォークが少なくとも3世代（6種類）存在することを予言する（CP）

理学部元助教授の下村脩博士に授与されることとなった。ご受賞を対称性の破れの起源の発見」に対して授与されることとなった。本学お祝い申し上げるとともに、この偉業に対し心より敬意を表したい。

海外の研究機関を訪れると環境の豊かさに感銘する

坂田・早川記念レクチャーは、坂田昌一 、早川幸男

関係者一同慶賀に堪えない。両博士の研究対象の素粒子は、極微の1955年、
下村先生は故平田義正教授が主宰された理学部有機化学

ことがあり、頭脳労働は自然に囲まれて行いたいもの

両教授の業績をたたえつつ、
21世紀を担う研究者の発掘・世界を支配するにとどまらず、宇宙の起源の解明に決定的な役割を

研究室の門をたたき、客員研究員としてウミホタルの生物発光を司るだと思ったりする。 しかし、考えてみれば名古屋大学の育成を目的として2002年に設立された。
この趣旨に沿って、

果たしている。
とくに反粒子のないこの宇宙が形成されるには、粒子とルシフェリンの研究に携わった。下村先生は、酸素との接触を断つ

東山キャンパスは日本の都市部としては珍しいほどの

同 年より名 古 屋 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科と名 古 屋 市

反粒子の対称性である「C対称性」と鏡に映した世界同士の対称性ために、水素中でルシフェリンの抽出、精製を行うという工夫をなされ、自然に恵まれており、そのことは生息する生物の多様性

科学館の共催で講演会を開催している。

である「P対称性」を組み合わせた「CP対称性」が破れていなければ約5kgの乾燥ウミホタルから約70mgの純粋なルシフェリンを結晶化ならない。実際CP対称性の破れは実験的に見つかっていた。両博士することに成功し、1960年、「海ホタルルシフェリンの構造」という題目でからもわかる。

2007年12月15日には、第６回坂田・早川記念レクチャーが、春まで金属工作室の技術職員として低温や真空で東京大学名誉教授であり、宇宙科学研究所名誉教授

はこの破れの起源はクォークが少なくとも6種類あることで説明できること

理学博士の学位を取得された。1963年から1965年までの間、
本理学部

使う実験装置を開発してきた井上晶次さんは、1981年である西村純博士を招いて、「日本の近代科学を拓いたを発見した。当時世界の主流では、3種類のクォークですら信用しない助教授（理学部附属水質科学研究施設）を勤められた後、渡米し、から甲虫の一種であるゾウムシを学内で採集記録している。

人たち−科学はどのように発展してきたか？−」を演題に風潮が強く、
ましてや第4のクォーク（チャームクォーク）などは論外の有様

オワンクラゲの生物発光の解明に取り組まれた。先生はさまざまな試みを日本で知られている800種余りの1/10の種類数、名古屋

名古屋市科学館サイエンスホールで開催された。

であったのに対し、両博士の育った坂田学派では4種類のクォークは繰り返し、このクラゲの発光器中から緑色蛍光タンパク質（GFP）
を発見

市内で記録されている種類のほとんどを、我々のいる

西村博士は、東北大学理学部卒業後、終戦直後の当然と考えていた。小林・益川理論の誕生にはこの極めて独特なした。その後、遺伝子組換えの技術が進展し、GFPの遺伝子が単離されこの東山の森だけで確認している。中には東海地方では科学研究所、
つまり戦前の理化学研究所に入所し、ここで雰囲気が決定的であった。その後チャームクォークの存在が確立し、ると、GFPが生命科学の研究に非常に有用な道具となることが明らか

珍しいヒレアミメキクイゾウムシの記録もある。

仁科芳雄博士の薫陶を受けている。

さらに理論の予言するボトムクォーク、
トップクォークが発見されて、このになった。すなわち、
GFPを別のタンパク質につないだ「融合タンパク質」
を、

講演では、
仁科芳雄、
湯川秀樹、
坂田昌一、
朝永振一郎、

理論は定性的に立証された。
さらには三田一郎本学名誉教授の提案に動物や植物の細胞の中でつくらせると、GFPの緑色の蛍光が目印となどとさまざまであり、種類数の多さは構内の自然環境の早川幸男など、日本を代表する科学者の足跡やひととなり

基づき、B中間子による検証が本学の実験グループの参加するKEKのなって、そのタンパク質がどの細胞にいるか、
さらには細胞の中のどこに豊かさを物語っている。 また、ゾウムシは14の亜科にを交えながら、
わが国の近代科学の歩みを紹介したほか、Bファクトリーとアメリカとで行われ、理論の最終的確立をみたのである。

いるかを観察することができる。今や、GFPは生命科学の研究には分類されるが、それぞれの亜科の種数の割合が東山研究を成功に導くためのポイントについて具体的な例を（山脇幸一

不可欠の道具となっている。下村先生の発見が、新たな研究分野をキャンパスと愛知県では良く似ており、このキャンパスが引きながら話をしていただいた。

ゾウムシの生息場所は、枯れ木、腐葉土、樹木、草花

この地方の自然の性質をよく反映していると解釈できる。

また、
西村博士の専門分野である宇宙観測については、学内では建物の工事が急速に進んでいるものの、霧箱を使った黎明期の時代から宇宙探査機による最新の井上さんの話ではゾウムシの種数の減少はまだ感じられず、

観測データまで、
これまでの宇宙観測の歴史を概観して

生物多様性が温存できているようで、意外な驚きを覚える。

いただいた。

たまには理学部とその東側に広がる雑木林を散策し、

今 年 3月、
この 講 演 が 講 演 録としてまとめられた 。

「里山」ならぬ、「キャンパス・ジャングル」の自然を満喫

講演録は、当日の講演を話し言葉ならではのわかりやすい

してみるのはいかがだろうか。その時に道端の植物に文章でまとめたもので、
日本の科学の歴史や研究の楽しさ、いる小さな虫に目を止めれば、それはゾウムシかもしれない。

科学者の横顔など、科学の魅力に気軽にふれることができる小冊子となっている。

素粒子宇宙物理学専攻教授）

拓き、現在の生命科学研究のスタイルを大きく変えたといってもよい。
（近藤孝男 理学研究科長・理学部長）

2006年12月12日から16日まで名古屋大学野依記念学術交流館で開かれた「第4回キャビボ・小林・益川ユニタリティ三角形の測定に関する国際研究会（CKM2006）」での小林誠博士

2007年2月6日に名古屋大学野依記念物質科学国際研究館で開かれた第3回平田義正メモリアル
レクチャーにて特別講演者として招待講演を行う下村脩博士

井上晶次さんが東山キャンパスで採集したヒレアミメキクイゾウムシの標本&

理学部交差点※この冊子に関する問い合わせは、名古屋大学理学部庶務掛（電話052-789-2394、FAX052-789-2800）
まで。

2008年9月18日に名古屋大学理学部B5講義室で行われたGCOE
支援セミナーでの益川敏英博士-

No.15 October 2008'