下中科学研究助成金取得者研究発表

研究発表⼀覧は下記からご覧いただけます。
https://www.shimonaka.or.jp/3s-grant-contest/

南極昭和基地の大気中の微生物はヒトが持ち込んでいるのか
奈良県立青翔中学校・高等学校
生田 依子
た、隊員による部屋の使用頻度と大気中の１．はじめに南極の大気は吐く息が白くならないほど糸状菌数濃度は関係がないこともわかった。
これらから、日本国内と昭和基地の微生物清浄であることが知られている。
昭和基地とその周辺（図１）の屋外の大数は異なるのではないかと考えた。

気中の微生物は、中嶌裕之による昭和基地また、生物の表皮には微生物が付着して内（食堂と洗面所）でのスプリットサンプいることが知られている。そのため、大気ラーを用いて大気中の細菌、一般糸状菌、中の細菌数は、ヒトや野生の動物が存在す

好乾性糸状菌を調査した研究がある１） 。こると増えるのではないかと考えた。さらに、

れにより、昭和基地内（食堂と洗面所）のヒトは皮膚や衣類に微生物を付着させたま大気中細菌と糸状菌数は、日本やヨーロッ

ま、南極へ行くことにより、日本から微生パのものより非常に少ないとわかった。ま物を南極へ持ち込んでいる可能性があると

図１

昭和基地とその周辺⑤作業工作棟

①管理棟

⑥峠の茶屋

②19広場

⑦ヘリポート−- 47
47 −③第一夏期隊員宿舎④防火区画C

考えた。

ラルアップを積み重ねた体系的な学習を行

しかし、大気中の微生物を昭和基地で調うことで、自ら探究する力、伝え合う力を査した研究は多くない。大気中の微生物数育成する科目である。まさに中教審答申には昭和基地の食堂と洗面所のデータしかな述べられる、育成すべき資質・能力に直結く、日本と昭和基地の大気中の微生物の遺する科目であると考える。中学校第３学年

伝子レベルで比較した研究はない。

から高等学校第３学年まで全生徒が履修しそこで、本研究は、以下の４点を目的とした。て、通年でグループごとに一つの研究テーマに取り組み、４年間で４本の論文を書く(1) 昭和基地の屋外と屋内の大気中の微２） 。生徒たちが１年間を通して学習意欲を高めて探究活動に臨むことができる授業づ生物数を調べること。
(2) 昭和基地近くの野外で大気中の微生くりを目指して取り組む中で、「南極との共同研究」を実施した。研究内容は、生徒が物数を調べること。
(3) ヒトが存在するときと、存在しない考案し、筆者と相談しながら進めた。

ときの細菌数を比較すること。
(4) 昭和基地の大気中の細菌の遺伝子解

３．第58次日本南極地域観測隊に同行
筆者は、平成28年度教員南極派遣プログ析をすること。
なお、真菌とは真核生物の微生物のこと

ラムに採択され、第58次日本南極地域観測であり、細菌とは原核生物の微生物のこと隊に同行した。期間は平成28年11月27日～である。

平成29年３月23日である。平成28年度の実
験は筆者が南極で実施した。
このプログラムは、国立極地研究所、公２．学校紹介
本校は、平成16年度に全国初の公立理数益財団法人日本極地研究振興会が主催し、科単科高校として新たにスタートし、学校文部科学省（南極地域観測統合推進本部事設定科目「探究科学」をはじめとする特色務局）と連携して実施された。

あるカリキュラムで理数教育を推進してき南極昭和基地と国内を衛星回線で結び、た。平成23年度には文部科学省から５年間南極から授業を実施した。この授業は、全のスーパーサイエンスハイスクール（以下校生徒が受けた。筆者は、南極昭和基地の「SSH」 という。）の指定を受け、平成28

大気中の微生物調査研究と南極昭和基地の年度に２期目の再指定を受けている。また、土壌から発電する『微生物燃料電池』の研

平成26年に奈良県立青翔中学校が併設され究というテーマで実施した。どちらのテーて、奈良県初の公立中高一貫校となり、14マも、生徒が考案し、筆者は南極で、生徒年間蓄積してきた理数教育の取組や成果、は日本で研究を進め、南極授業で発表をした。

SSH 指定による研究成果等を生かして理数南極からの研究指導はメールでおこなった。

教育の一層の拡充を図っている。学校設定
科目「探究科学」は観察・実験を重視し、４．第59次日本南極地域観測隊が生徒の研究を実施

生徒が自分たちで課題を見付け、課題の探究・解決につなげるという探究の過程を繰

筆者の南極授業を受けた本校の中学２年

り返し行っていく Plan（計画）・Do（実践）生３名は、微生物数はヒトが存在すると多・Check（ 評価）・Action（ 改善）のスパイ

いことに気がついた。ヒトは皮膚や衣類に−- 4848 −微生物を付着させたまま、南極へ行くこと菌（真核生物の微生物）迅速タイプ用をにより、日本から微生物を南極へ持ち込んを使用した。中嶌裕之は、電源が必要なでいるのではないかと考えた。そこで、国スリットサンプラーを用いたが、屋外で立極地研究所主催の第14回中高生南極北極も調査を実施するため、電源が必要ない科学コンテストに応募し、南極科学賞を受落下菌をとらえるコンタクトプレート法賞した。この受賞提案は、第59次日本南極で実施した。

地域観測隊によって実験が行われ、結果を＜方法＞

本校にフィードバックしていただいた。

1．次の(1)、（2）に、真菌用と細菌用のシート培地を２枚もしくは３枚ずつ設５．平成28年度の実験置した。シートをあけ、微生物を捕集＜目的＞する時間を30分とした。シートは風で飛ば(1）昭和基地の屋外と屋内の大気中の微生されないように空き缶の上に固定した。

物数を調べること。

(1)昭和基地での調査場所(2）昭和基地近くの野外で大気中の微生物数を調べること。

〔屋内〕
・管理棟食堂（写真２）シート培地サニ太くん（写真１）

・管理棟医務室（写真３）培地の準備が簡単で、昭和基地まで室・管理棟洗面所（写真４）＜準備物＞

温で保存できる培地が必要なため、関東

・廊下

科学株式会社のシート培地サニ太くんを・居室使用した。本来は、低温で保存となって〔屋外〕いるが、同社によると40℃以下なら３～・ 19 広場（写真５）４ヶ月は品質を保つということだった。

・第一夏期隊員宿舎の外（写真６）

同社

HP ３） によると、「調整の必要が無（2）昭和基地周辺の野外

く、開封後直ぐに使用することのできる・雪鳥沢の雪鳥池湖畔（南極特別保護シート培地である。落下菌検査ができる。

地区：ユキドリの営巣地であり、夏サニ太くんは培地成分を含む水溶性高分

期には水が流れる 写真７）

子層に不織布が積層された乾式培地で、・スカレビークハルセンの大理池湖畔

一般の寒天培地と同様に微生物を培養す（夏期には水が存在する 写真８）ることができる。」としている。この培地

・ラングボブデ袋浦（アデリーペンギの一般生菌用（原核生物の微生物）と真ンの営巣地 写真９）・スカルブスネスの長池湖畔（夏期には水が存在する 写真10）
2．細菌用培地は35℃48時間、真菌迅速用培地は25℃48時間培養した。
3．コロニーが赤になるので、コロニー数を数えた。
4．日本の青翔高等学校でも、以下の地

写真１シート培地サニ太くん

点に真菌用と細菌用のシート培地を（関東科学株式会社HP）１枚ずつ設置した。平成28年10月４−- 4949 −写真２管理棟食堂

写真５

19広場（空き缶の上に培地がある）

写真３

管理棟医務室

写真６

第一夏期隊員宿舎の外

写真７

雪鳥沢の雪鳥池

写真４

管理棟洗面所−- 50
50 −・ゴミ捨て場
・トイレ・生徒昇降口
5．方法２．～３．と同様に培養し、コロニー数を数えた。
＜結果＞◎真菌
南極での結果を表１-１（以下、表は文末に附す）に示す。真菌は、昭和基地周辺の野外では、まったく検出され写真８

スカレビークハルセンの大理池なかった。雪鳥沢とラングホブデ袋浦はユキドリとアデリーペンギンが存在するが、コロニーは観察されなかった。
昭和基地屋外では、ヒトがよく通行する第一夏期隊員宿舎前では、４回のサンプリングのうち３回でコロニーが観察された。そのうちで、ヒトの通行が特に多かった１月４日の第一夏期隊員宿舎前では、培地２のコロニー数が140と非常に多かった。一方、ほとんどヒトが存在しない 19 広場では４回の写真９

ラングホブデ袋浦（アデリーペン

サンプリングのうち一度もコロニーはギンの営巣地）観察されなかった（表１-１）。写真1112に培地を示す。
昭和基地屋内では、管理棟食堂と洗面所でコロニーが観察されたが、コロニ－数は１か２であった。医務室、居室内、廊下ではコロニーは観察されなかった。
日本での結果を表１-２に示す。日本
では、全ての地点、全てのサンプリン
グ日で、コロニーが観察された。教室
では、ヒトが存在するときと、存在し

写真10

スカルブスネスの長池ないときを比較すると、ヒトが存在するときのほうがコロニー数が多かった。

日と12月５日に実施した。

◎細菌・教室（ヒトが存在するときと、存在しないとき）

南極での結果を表２-１に示す。昭和
基地周辺の野外では、ラングホブデ袋・理科総合実験室（ヒトが16名存在）
−
- 51
51 −

浦（ペンギンの営巣地）の培地３のコ写真11

平成28年度培地

真菌（19広場）

写真12

同年培地

細菌（管理棟洗面所）

ロニー数は１であった。それ以外の地来の微生物が検出される可能性がある。

点ではコロニーは観察されなかった。

しかし、南極大陸では陸上に大型生物

昭和基地屋外では、第一夏期隊員宿舎が存在しないため、大気中には微生物の前では、４回のサンプリングのうち、がほとんど存在しないと考えられる。

全てのサンプリング日でコロニーが観

また、筆者は観測隊の研究チームに同察された。19 広場では４回のサンプリ行して、野外調査を実施したが、微生ングのうち、２回のサンプリング日で物はほとんど検出されていない。そのコロニーが存在した。第一夏期隊員宿ため、日本南極地域観測隊が昭和基地舎の前では、真菌と同様に１月４日の周辺の野外調査へ行く場合は、限られサンプリング実施中に多くのヒトが通た人数であるため、ヒト由来の微生物った。この日はコロニー数が多かった。

は検出されにくいと考えられる。

昭和基地屋内では、全ての地点でコロ②昭和基地屋外ニーが観察され、居室内と廊下のコロ

昭和基地屋外の大気中には真菌と細ニー数が多かった。写真11-12に培地を菌は存在するが、日本よりも少ないこ示す。とがわかった。真菌はヒトがよく通行

日本での結果を表２-２に示す。いずれの地点でもコロニーが観察された。

する第一夏期隊員宿舎前では、４回のサンプリングのうち３回で存在した。

＜考察＞

一方、ほとんどヒトが存在しない 19①昭和基地周辺の野外広場では４回のサンプリングのうち一細菌ではペンギンの営巣地で１枚の度も存在しなかった(表１-１）。細菌は培地にコロニーが１個観察され、それ第一夏期隊員宿舎前では４回のサンプ以外は検出されなかった。真菌は全てリングのうち、全てに存在した。19 広の培地でコロニ－が観察されなかった。

場では４回のうち２回存在した（表２-アデリーペンギンが存在すると、ペン１）。また、真菌と細菌の両方で、ヒトギンに付着する細菌が大気中に存在すの通行が特に多かった１月４日の第一る可能性がある。つまり、南極の野外夏期隊員宿舎前では、特にコロニー数

では、生物が多く存在すると、生物由が多かった。昭和基地では夏期間中は、

−- 52
52 −

第57次越冬隊と第58次隊を合わせて1001．以下の昭和基地での調査地点に、細菌名を超えるヒトが存在する。野外の調用のシート培地サニ太くんを３枚ずつ査地点よりはるかにヒトが多い。これ設置した。シートをあけ、微生物を捕らより、昭和基地屋外では、多くのヒ集する時間は１時間とした。シートはトが存在するため、大気中の微生物が風で飛ばされないように板の上に固定多く、ヒト由来の微生物が存在するとした。ヒトが普通に活動しているとき考えられる。

(平成30年２月６日）、ヒトが特に多い③昭和基地屋内とき(平成30年２月９日）、ヒトが少な

昭和基地屋内では、真菌は日本国内

いとき（平成30年２月９日）の３回実より少ないことが確認された。細菌は施した。

管理棟食堂、医務室では日本国内より◎昭和基地での調査場所も少ないが、洗面所、居室内、廊下で屋内・防火区画 C の内側（居住棟入りは日本国内とあまり変わらないと考えられる。昭和基地の室温は25℃前後に保たれているが、湿度が低いことが原

口の内側 写真13-14）
・第一夏期隊員宿舎（第一夏宿と記載 写真15-16）の内側因ではないかと考えられる。一方、居・管理棟入口（内側 写真17-18）

室（四畳半）や洗面所のように面積が・作業工作棟（写真19-20）

小さく、ヒトが存在する場所では、細菌数が多い可能性がある。屋外より微生物数は多いため、屋内ではヒト由来の微生物が存在すると考えられる。

屋外・19 広場
・防火区画 C の外側（居住棟入り口の外側 写真21-22）
・第一夏期隊員宿舎（第一夏宿と記載）の外

６．平成29年度と平成30年度の実験

・峠の茶屋（屋外の道路横 写真23

平成28年度の研究（１月４日の第一夏期-24）

隊員宿舎前のデータ）より、本校の中学２2．細菌用培地を35℃48時間培養した。

年生３名は、微生物数はヒトが存在すると3．コロニーが赤になるので、コロニー数多いことに気がついた。南極条約によってを数えた。

外来生物を南極へ持ち込むことを禁止して4．ヒトが普通に活動しているとき（平成いるが、ヒトが日本から微生物を持ち込ん30年２月６日）のシート培地を冷蔵で、でいるのではないかと考えてた。真菌は昭ヒトが特に多いとき（平成30年２月９和基地屋外ではコロニーがほとんど観察さ日）、ヒトが少ないとき（平成30年２れなかったため、細菌だけを調査すること月９日）のシート培地を冷凍で、日本とした。そこで、次の２点を目的とした。

へ持ち帰った。（このサンプルの管理＜目的＞は国立極地研究所でしていただいた。）（1）ヒトが存在するときと、存在しないときの細菌数を比較すること。

5．日本の青翔高等学校でも、以下の地点に細菌用のシート培地を３枚ずつ設置(2)昭和基地の大気中の細菌の遺伝子解析をすること。

した。ヒトが存在しないとき（平成29年８月28日）とヒトが存在するとき（平＜方法＞

成29年８月29日）に実施した。
−- 53
53 −

写真13

防火区画Cの内側全体

写真15

第一夏期隊員宿舎の内側

写真17

管理棟入り口の内側

全体

全体

写真14

同培地の設置

写真16

同培地の設置

写真18

同培地の設置−- 5454 −

写真19

作業工作棟

全体

写真21

防火区画Cの外側

写真23

峠の茶屋

全体

全体

写真20

同培地の設置

写真22

同培地の設置

写真24

同培地の設置

−
- 55
55 −

・ホッケ－部男子部室

峠の茶屋）ではコロニーは観察されなか・運動場った。

6．方法2.～3．と同様に培養し、コロニ・ヒトが少ないとき(平成30年２月９日、表ー数を数えた。

３-３）

7．コロニーから細菌を採取し、16SrRNA

屋内の調査地点(作業工作棟、防火区画系統解析を行って遺伝子を調べる。細

C の内側）と屋外の調査地点（19 広場、菌の単離培養と遺伝子解析は株式会社

防火区画 C の外側、峠の茶屋）ではコロ

テクノスルガ・ラボへ依頼した。シーニーは観察されなかった。

ト培地全体の遺伝子解析（次世代シー・日本国内の結果

ケンサーによる）は株式会社ファスマ

日本国内の結果を表３-４と写真25に示す。

ックに依頼した。

屋内の調査地点（ホッケー部室内）では、8．遺伝子解析の結果から、日本と南極のヒトが存在しないときより、ヒトが存在細菌の遺伝子を比較する。（これは、まするとコロニー数は100倍以上になった。

だ実施できていない。データがそろっ屋外の調査地点（運動場）では、ヒトがた時点で、生徒が実施予定である。）

存在しないときより、ヒトが存在すると＜結果＞コロニー数は10倍以上になった。

昭和基地のデータを表３-１～表３-３に＜考察＞示す。時刻は昭和基地時間（日本より６時

昭和基地の結果より、ヒトが普通に活動間遅い）である。その間の気象データを表している場合（表３-１）は、屋内では細菌４-１と表４-２に示す。

が存在した。屋外の 19 広場にも存在した。

・ヒトが普通に活動しているとき（平成30しかし、ヒトが多い(表３-２）ときでは、年２月６日、表３-１）

屋外でコロニーは観察されなかった。これ

屋内の調査地点（作業工作棟、防火区は、ヘリコプター発着場所から、19 広場と画 C の内側、第一夏期隊員宿舎の中、管防火区画 C の外側はかなり離れている（徒理棟入口の中）では、コロニーが観察さ歩で15分ほど）ため、この２ヶ所にヒトがれた。ヒトが多い第一夏期隊員宿舎の中あまりいなかった可能性がある。一方、ヒが最もコロニー数が多かった。屋外の調トが多い（表３-２）ときと時間差はあまり査地点(19 広場、防火区画 C の外側、峠ないが、ヒトが少ないとき（平成30年２月の茶屋、第一夏期隊員宿舎の外）では、19９日、表３-３）は屋内にも屋外にもコロニ広場で培地 M-19-3 にコロニーが１個観ーは観察されなかった。日本国内のデータ察されたが、それ以外にはコロニーは観では、屋内でヒトが存在するとコロニー数察されなかった。

は100倍以上になった。これらのことから、・ヘリコプターの見送りでヒトが特に多い

屋内はヒトが存在すると細菌が多く、ヒトとき（平成30年２月９日、表３-２）由来であると考えられる。昭和基地内の大屋内の調査地点(作業工作棟、防火区画気中の細菌はヒト由来であり、日本から南C の内側）では、防火区画 C の内側です

極へヒトが細菌を持ち込んでいると考えらべての培地にコロニーが観察されたが、れる。

作業工作棟では観察されなかった。屋外

昭和基地屋外では、ヒトが存在するときの調査地点(19 広場、防火区画 C の外側、（表３-１）とヒトが少ないとき(表３-３）

−
- 56
56 −

写真25

男子部室とグランドのヒトありとなしのコロニーの 19 広場のデータより、ヒトが存在するきましたか。と、ヒト由来の細菌が存在する可能性が高

問２ 南極観測は、科学・技術や社会のい。しかし、表３-２ではヒトが多いにも関発展に貢献していると理解できまわらず、19 広場はコロニーが観察されなかしたか。

ったため、ヒトとは関係がない可能性もある。表３-１の 19 広場の遺伝子解析の結果から考察する必要がある。

問３ 南極での観察について興味・関心が高まりましたか。
問４ 講演内容は、自己の将来への参考になりましたか。

７．生徒の様子問５ 南極についてさらに調べたいと思（１）平成29年度の本校科学講演会

いましたか。

筆者から南極の自然についての講演と、南極との共同研究を実施した２班の研究

事後アンケートを分析すると、肯定的発表を実施した。全校生徒に次の問１ ～回答は、問１～問３が80％以上、問４と問５のアンケートを実施し、５段階で生問５は65％以上であった。身近な教諭や徒から回答を得た(図１）。各問いに対し同級生が南極で研究をしたことは、印象て「１ あった」、「２ どちらかといえばに残り、よい影響があったと考える。まあった」を肯定的な回答とみなした。各

た、共同研究をした生徒は、全ての問い

問いは、以下のとおりである。

で肯定的回答が100％であり、南極を題材

問１ 今回の内容は自分なりに理解でとした探究活動を実施することが、生徒
−- 57
57 −

図２

アンケートの結果（対象生徒：中学１年生～高校３年生の意欲を高めたことがわかった。
（２）共同研究をした生徒の感想
平成28年度から平成30年度まで、南極と共同研究をした生徒に、「研究を通じて探究活動に対する自己の考え方や感じ方に変化がありましたか」と自由記述によるアンケートを実施した。その結果、「今まで、勉学に対して不真面目だったが、探究科学を通して努力すると人は変われると学んだ。」という記述も見られた。探究活動を通じて、自己肯定感が高まったと感じていることがわかる。「昔はまとめることが嫌いだったが、高校に入り、まとめることが多くなって、だんだんとまとめられるようになったことが嬉しい。
また、自分の考えしかないと思っていたが、他人の意見を聞いたとき、こんな考えもあるのかと知れるのが嬉しい。」「学会に提出する書類（要旨）をつくるにあたって、たくさんの人に見てもらってよくなった。新しい発見ができた。」という回答があり、現象を科学的にとらえて説明することができるようになったことがわかる。南極をテーマに探究活動を実施したことが、生徒の科学的能力を向上させたと考えられる。

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58 −

合計403名）表１-１真菌の結果（平成28年度）
−
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59 −

表２-１

細菌の結果（平成28年度）
−
- 60
60 −

表１-２

真核生物の結果（平成28年度）

表２-２

原核生物の結果（平成28年度）

表３-１

人が普通に活動しているとき（2018.02.06）

−
- 61
61 −

表３-２

ヘリの見送りで人の往来が多かったとき

表３-３

人が少ないとき／あまり活動していないとき

表３-４

原核生物の結果（平成29年度）

−
- 62
62 −

（2018.02.09）（2018.02.09）

表４-１

気象データ（昭和基地気象棟）

−
- 63
63 −

2018.02.02

表４-２

気象データ（昭和基地気象棟）
−
- 64
64 −

2018.02.09

【参考文献】
１）中嶌裕之「南極昭和基地内の生物起源エアロゾル」（国立極地研究所料)

Vol.54 810-818

南極資

2010年

２）生田依子「学習意欲を高める探究科学の評価について」（奈良県立教育研究所『平成29年度研究紀要』）

2017年

http://www.nps.jp/nara-c/gakushi/

生田 依子先生（いくた よりこ）

kiyou/h29/12ronbun.pdf
３）関東科学株式会社

ホームページ

https://products.kanto.co.jp/web/index.cgi?c=t-product.table&pk=422

＜略歴＞
1976年

奈良県奈良市生まれ

1999年

北海道大学水産学部卒業

2001年

北海道大学大学院水産科学研究科博士前期課程修了

2009年

奈良県立青翔高等学校

勤務

2014年～現在
奈良県立青翔中学校

勤務

2016年11月～2017年３月
第58次日本南極地域観測隊教員派遣
＜研究歴＞
2015年
・シンポジウム「科学教育 in 京都2015」（GSEE/Kyoto 主 催）『学校設定科目＜探究科学＞を通じた理系人材育成』口
頭発表
・SSH 交流会支援事業「遺跡のモモ核から日本のモモの栽培化という進化をさぐる共同研究・発表会」採択
・日本教育公務員弘済会奈良支部教育研究
実践論文 奈良教弘賞「森林環境教育を通じた理系人材育成」
2016年
・国際学会 The Global Partnership on
Science Education through Engagement
in Kyoto 2016(GSEE/Kyoto)「An Approach−- 6565 −to Fostering Science Professional
through the Seisho Science ExplorationProgram」口頭発表（英語）2017年
・日本教育公務員弘済会奈良支部教育研究
実践論文 奈良教弘賞「探究活動を生かした進路指導－南極からの探究活動の指導から－」
・教育委員会月報「南極地域観測隊動向を通じた理系人材育」2017年７月 pp46－47
・SSH 交流会支援事業「きみも南極観測隊員になろう－南極観測で研究したいことを考える－」採択
・平成29年度奈良県公立学校優秀教職員表
彰「学校設定科目＜探究科学＞の取組を通じた科学研究と進路指導の一体化とその普及について」
2018年
・日本理科教育学会 平成30年度第68回全国大会「学習意欲を高める SSH ＜探究科学＞への評価について」口頭発表＜勤務校＞
奈良県立青翔中学校・高等学校〒639-2200奈良県御所市525
電話0745-62-3951−- 66
66 −