2013年12月 No.36

低温研の四季（撮影 高塚 徹）

●目

次

News
PeopleReportAwardsAdministration Office

環オホーツク観測研究センターの改組について
古川 義純（低温科学研究所長）………………………… 2
北海道大学・蘭州大学交流デー
杉山慎（共同研究推進部）…………………………… 2
低温研客員教授から自己紹介と最近のトピックス
嶋盛吾（客員教授）…………………………………… 3
生体分子による結晶成長制御メカニズムをシミュレーションで探る
灘浩樹（客員教授）…………………………………… 6
北緯 43 度の街に通う
中井 陽一（客員教授）…………………………………… 8報
告グリーンランド北西部ボードイン氷河調査
津滝
俊（雪氷新領域部門）…………………………… 9
海外調査・観測 …………………………………………………………………………………………………………11
受賞…………………………………………………………………………………………………………12
平成 26 年度共同研究・研究集会公募について / 人事異動 / 会議開催報告… ………………………………………12

Teionken News

2

News… ……………………………………………………………… ニュース

環オホーツク観測研究センターの改組について
低温科学研究所長

古川義純

低温科学研究所附属環オホーツク観測研究センター

ることで研究活動の更なる発展を目指すことといたしは、我々の身近な「寒冷圏」である環オホーツク地域

ました。また，センターが研究対象とする環オホーツの環境変動および、その地球規模の環境変動との関連

ク地域は、ロシア、中国など、現場での観測・調査をを分野横断的に研究することを目的として、2004 年に行うことが政治的・文化的に難しい地域を含んでいま設立されました。2012 年度に実施した低温科学研究所

す。これらの地域での観測・調査を推進するため、こ

自己点検評価及び外部点検評価では，その研究の進展れまで築いてきた国際的な協力関係に基づいてその基に高い評価結果を得ることが出来ました。しかし，設盤を整備する専門のノウハウを備えた研究者が配置さ立後９年を経過し、研究内容の変化および環オホーツ

れた「国際連携研究推進室」を新たに設置しました。

ク圏のさまざまな状況変化に対応するため、センター

同時に、本推進室は環オホーツク地域の環境変動の国

内の研究組織の改組を行い，2013 年 9 月 1 日から新組

際的拠点として、国内・国外の研究者コミュニティー・

織として再出発いたしました。

研究ネットワークを発展させる目的を併せ持つことに本改組は，外部点検評価で頂戴したご意見を参考に，なります。

「既存の領域を超えた研究分野の再編成」および「環オ

本改組により，センターは設立当初の研究目的を継ホーツクにおける研究基盤および観測ロジスティクス

続して進めるとともに、共同利用・共同研究拠点とし等の整備」を主な目的とするものです。これまでの組て認定された低温科学研究所の附属施設として、環オ

織は、「海域」、「陸域」、「大気」を研究対象とした３研

ホーツク地域の環境研究の「共同研究拠点」としての究分野から構成され，各研究分野が環オホーツク地域機能の整備をいっそう強化いたしました。長期的視野の環境変動の研究に更に深化させていく中、
「海域」、
「陸

に立った、国際的な研究者コミュニティー・ネットワー

域」、「大気」というそれぞれの個々のプロセスに限定

クの維持・発展と研究基盤・観測ロジスティクスの整せず、各プロセスを統合し、全体をシステムとして捉備により、単発の共同研究プロジェクト・プログラム

えた活動を行うことが重要になってきました。このたから、より長期的な視点に立った新たな共同研究プロ

め、既存の空間イメージや学問領域を超えた、新しいジェクトの創出に貢献することが期待されます。今後

分野横断的研究テーマを対象とした２つの研究分野「気とも，研究所・センターの発展のため，皆さまのご支

候変動影響評価分野」、「流域圏システム分野」を設け

援とご協力をお願いいたします。

北海道大学・蘭州大学交流デー
杉山慎（共同研究推進部）

北大は中国各地の大学間協定校において「北海道大近い立地を活かして、凍土、氷河、積雪などの研究が学交流デー」を開催し、大学間の積極的な交流を目指盛んにおこなわれています。これらの研究分野では早しています。2013 年 10 月 22 日には蘭州大学にて交流

くから北大との交流があり、研究者の訪問や共同研究デーが実施され、低温研から教員 1 名と大学院生 4 名が行われてきました。1997 年には北大地球環境科学研が参加しました。蘭州大学は、開校 100 年を超える中究科（環境科学院の前身）が蘭州大学資源環境学院と国西北地区の名門校で、学生数や教員数など北大とよ

部局間協定を締結し、その後 2010 年の大学間交流協定

く似た規模の大学です。自然地理学や気候学といったにつながりました。このような経緯を受けて、両校の分野で研究と教育に力を入れており、チベット高原に交流に中心的な役割を果たしてきた環境科学院に、交Teionken News

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流デーへの参加が要請されたのです。また環境科学院（写真 1）。冒頭で説明した低温研の概要、研究と教育の教育を担当する低温研からも参加者を送ることになの取組みについては、とても良い反応が得られました。

りました。

低温研について良く知っている参加者も多く、将来の北京で飛行機を乗り継いで蘭州空港まで 2 時間半。

交流の可能性について提案を得ることもできました。

広大で乾燥した大地の真ん中に、黄河の流れに沿って

その後、大学院生から口頭およびポスター発表がなさ街が広がります。街は札幌より少し大きな規模。砂塵れ、研究内容について熱心な議論がなされました。特が風に舞うのを抑えるため、車道が頻繁に散水されてに蘭州大学の学生による口頭発表は立派で、その様子いるのが印象的でした。蘭州大学は街の中心地を占め、は私たちにとって大きな刺激となりました。北大の学

緑豊かなキャンパスに一部高層化された建物が配置さ

生による発表にも強い関心が寄せられて、時間終了まれています。交流イベントは、両大学長のあいさつかで熱心な討論が続きました（写真 2）。

らスタートしました。北大関係者からは、ビデオやポ

私にとっては初めての交流イベント参加でしたが、スターを使って大学や留学プログラムの紹介がなされ、研究テーマの近い研究者や学生との交流は意義深いも留学を考える現地の学生には良い機会になったと思いのでした。また、蘭州を訪ねて現地の生活に触れたこます。私たちも中国語のポスターを準備して、低温研とで、隣国中国について理解を深めることもできましの取組みをアピールしました。

た。留学を考える学生への情報提供のみならず、研究全体の式典が終わると、各分野毎の分科会へ移りまや教育プログラムにおいて協力関係を築くきっかけとす。低温研の 5 名は環境科学院から派遣されたメンバー

して、交流イベントが今後も有効に活用されることをと共に、現地の資源環境学院との分科会に臨みました

望みます。

写真 1．分科会に参加した低温研、環境科学院のメンバーと、蘭州大学資源環境学院の教員。南極、北極に並ぶ第三の「極」（アジア高山域）を示す石
碑の前で。

写真 2．環境科学院の大学院生箕輪君と、資源環境学院 Zhang 教授による熱心な議論。

People…………………………………………………… 低温研客員教授から自己紹介と最近のトピックス
嶋盛吾（客員教授、ドイツ・マックスプランク陸生微生物学研究所

グループリーダー）2012 年 4 月から客員教授として、年に 2 回 2 週間ほ物生理学的な研究を行いました。材料はアカウキクサ

ど低温研に滞在しています。自己紹介させていただきと呼ばれる水生シダ植物で、葉の中にシアノバクテリます。私は大阪生まれの大阪育ちで、1979 年に大阪府

アという微生物が共生しています。シアノバクテリア

立大学農学部農芸化学科に入学しました、卒業論文研は空気中の窒素ガスをアンモニアに還元して（これを究は土壌・肥料学研究室山口益郎先生のグループで植

窒素固定といいます）共生ホストのアカウキクサに渡Teionken News

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すという機能があります。修士課程では、同研究室の26 日、20 年以上前のことです。フンボルト財団の奨学小沢隆司先生（現広島工業大学）のグループに移りま

金はたいへん手厚いもので、研究開始前に 4 ヶ月のドした。ここでは根粒菌を扱いました。根粒菌というのイツ語研修の補助が現地で受けられました。マールブ

は大豆の根に共生して、窒素固定を行います。当時のルグでのテーマはメタン生成に関わるひとつの酵素の私が興味を持ったのは、土壌中での根粒菌の生態でし性質の解明と結晶化です。見ること聞くことすべて新た。東北大学の服部勉先生のグループの研究に大きくしいことばかりで、研究開始から半年ばかりは、滅茶影響を受け、土壌団粒構造の外部と内部は、根粒菌の苦茶に週末も休まず働いていました。やがて無理がた

生活環境としてどう違うのかを調べました。土に根粒たって、疲れ切っていました。そんなとき、1994 年 3

菌をまいては、残存菌数を数えるという作業を行って

月私はハノーバーで開かれたドイツ微生物学会の年会いました。いろいろ考えるのが楽しくて、将来は研究に出席しました。学生食堂で行われた懇親会で、日本者になろうと思ったのは、この頃だったように思いま

人のさわやかな青年科学者と出会いました。彼は筑波す。1984 年夏の土壌・肥料学会年会（東北大学）で、の公立研究所の研究員でブレーメンのマックスプラン

服部勉先生とディスカッションできたことは、私にク研究所に滞在されているとのこと。研究のことを楽とってすばらしい思い出です。寺田寅彦の随筆が好き

しい趣味のように語るその人と話して、私は元気を取でいつもカバンに入れて持ち歩いていました。中谷宇り戻しました。それから 20 年以上つきあうことになる

吉郎の実験の話などにも感銘を受けました。修士課程

その人は、低温科学研究所微生物生態学グループの福を修了し、1985 年 4 月から財団法人電力中央研究所に井学さんです。その 2 年後に同じ会議で、オランダに入所しました。最初の年には、石炭火力発電所の燃殻

滞在中の北大農学部横田篤先生とも知り合いました。

（石炭灰）の処理に関係した課題を探索するため、北外国に居る利点のひとつは、逆に日本人と知り合える

海道の石炭火力発電所の広大な石炭灰捨場の調査に来機会が増えることかもしれません。

たことがあります。翌年から東京大学農学部に内地留さて、フンボルト財団奨学金の期間も終わりに近づ学しました。今年定年退職された農芸化学科の五十嵐き、今後のことをロルフに相談したところ、マールブ

泰夫先生のグループで、細菌のセルロース分解酵素のルグにマックスプランク陸生微生物学研究所の新しい遺伝子解析の実験を行いました。当時は遺伝子実験が建物ができて、研究グループが増える、グループリー

やっと農学部にも普及したころで、市販の実験キット

ダーとして残らないかと誘われました。当時の私にとっもなく、たいへんでした。しかし、何か最先端のことて夢のような話、喜んで引き受けることにしました。

をやっているような浮かれた気持ちもありました。数アメリカに行きたい気持ちもあったのですが、長男が年東大に通って、いくつかのセルロース分解酵素遺伝

生まれた時期でもあり、本当に有難く思いました。そ子を分離し、塩基配列を明らかにしました [1]。そのの数年後にパーマネントポジションを同研究所で取得

とき直接技術指導してくれたのが加藤純一さん（現広しました。しかし、まさか 20 年以上も生活することに

島大学工学部教授）です。その後、燃料電池用ヒドロ

なろうとは考えてもいませんでした。グループリーダー

ゲナーゼ（水素変換酵素）探索の一環として、絶対としてのテーマは、メタン代謝に含まれるすべての酵

独 立 栄 養 元 素 硫 黄 依 存 性 水 素 細 菌、Hydrogenobacter

素の触媒機構を結晶構造を基に解明することでした。

acidophilus を分離し、新種として登録しました（現在鉄ヒドロゲナーゼ [3] を含む、多くの酵素や補酵素のは Hydrogenobaculum acidophilum として再分類されま構造と機能を、各種分光学的手法を取り入れて研究しした）[2]。分類学とその実験手法を、理化学研究所微てきました。ここでは、私の代表的な仕事として、嫌生物系統保存機関（JCM）の鈴木健一朗さんに教わりま

気メタン酸化酵素の研究を以下に紹介します。このテーした。1991 年に博士号を取得した翌年、以前に学会でマは微生物生態学と結晶構造解析（生化学）が直接結知り合ったドイツ、ゲッチンゲンのハンス・シュレー

びついた珍しい研究例で、福井さんと私の共同研究のゲル先生に手紙を書き、ドイツの微生物学の研究事情出発点です。なおこの研究は科学技術振興機構 (JST)を教えていただきました。その年アイスランドで開か｢ さきがけ ｣ の援助を受けて行いました。より詳しいれた国際会議に出席し、そこでマールブルグ大学のロ

内容は JST のプレスリリース（http://www.jst.go.jp/

ルフ・タウアー教授と出会いました。ロルフの研究室

pr/info/info848/）をご参照下さい。

に行くため、フンボルト財団の奨学金に応募し、幸いにも合格しました。ドイツに渡ったのは 1993 年 6 月

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嫌気条件でメタンを分解する酵素の研究
メタンは、嫌気条件（酸素がない条件）でメタン生成微生物が持つ酵素、メチル補酵素 M 還元酵素（MCR）
によって生産されます。牛やシロアリの体内、あるいは水田や湖沼底の泥などはメタン生産環境になっています。また、海洋には大量のメタンがメタンハイドレート（メタンが水分子のカゴ構造の中に閉じ込められたもの）として埋蔵されており、将来のエネルギー源として期待されていますが、これらもメタン生成微生物
によって生産蓄積されたものと考えられています。メタンは二酸化炭素（CO2）よりも強力な温室効果ガスであり、もし大量に大気中に放出されると地球環境に及ぼす影響が大きいと考えられています。
海底で生産されるメタンのほとんどは、メタン分解

図 1 微生物マットからの酵素の精製と結晶化
黒海の微生物マットから酵素 MCR の混合物を抽出精製し、結晶化した。

微生物によって分解されるため、大気中に放出される量はわずかです。もし、メタン分解微生物がいないとしたら、大気中に放出されるメタンの温室効果により、地球は温暖化が進んでしまうかもしれません。このメ
タン分解微生物による分解反応は、嫌気的な環境でも起こると 1960 年代から分かっていました。ただ、どのような酵素反応によって分解されているのかは分かっておらず、これまで『最初の反応は、メタン生産酵素である MCR が通常とは逆の反応を触媒することで、メタンが分解される』と信じられてきました。すなわち、メタン生成の逆方向の反応でメタンが分解されていることになります。しかし、嫌気メタン酸化反応は強い
吸エルゴン反応で（Δ G°‘ = +30 kJ/mol）、この逆反応が生体内で実際に起こっているとは考え難く、また確

図 2 活性部位に結合した反応物質
F430 からなる活性中心に結合した反応物質は補酵素Ｍと補酵素Ｂであることが明らかになった。これらの補酵素はメタン生成酵素 MCR でも使われている。

かめるにしても、技術的困難がありました。通常、酵素を研究するには、生体内から、混ざりもののない微生物を培養します。それには、メタン分解微生物を培様酵素）を大量に持っている事実は、上述の仮説を支養して増やす必要がありますが、このメタン分解微生

持しています。しかし、この大量に存在していた MCR

物は増殖速度が非常に遅く、また培養条件の維持が難

様酵素は、実はメタンとは全く関係のない異なる反応

しいため研究室内では分離培養できないのです。

を触媒している可能性もありました。そこで、酵素のそうした中、黒海の海底に煙突状の大きな微生物層

結晶構造からその反応物質を明らかにすることを試みが見つかりました。そこに含まれる微生物がメタン分ました。メタン生成酵素 MCR の結晶構造中には常に反解を行っており、ドイツの共同研究グループが潜水艇

応物質が結合した状態で見られるからです [5]。しかで微生物層を採取し、私たちはその一部を使って酵素

し、MCR 様酵素は微生物群からのものであり、似たよを分析しました。その結果この微生物層には、その全うな多くの酵素の集合物です。現在の技術ではある程たんぱく質の 10％近くに及ぶ大量の MCR に良く似た酵

度以上精製することはできません。そこで、あえてそ素が存在することを見いだしました。また、遺伝子解の混ざりものの酵素標品を結晶化に使うことにしまし析により、この MCR 様酵素は、メタン分解微生物由来た。数多くの条件を検討した結果、幸運にも結晶が得のものであることが明らかになりました [4]。メタン

られ、Ｘ線構造解析により高解像度で解析することが分解微生物が、メタン生成酵素 MCR とよく似た酵素（MCR

できました [6]。構造解析の結果、混ざり物のなかかTeionken News

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ら、単一の酵素のみが結晶化したことが分かりました

encoding gene, celCCD, of Clostridium（図１）。自然の酵素を混ざりものから結晶化したこと

cellulolyticum. Gene. 1991 104: 33-8.

は、これまで前例がありませんでした。詳細な解析の2)Shima, S. & Suzuki, K.-I. (1993). Hydrogenobacter

結果、「補酵素Ｍ」と「補酵素Ｂ」と呼ばれる化合物がacidophilus sp. nov., a thermoacidophilic, aerobic,

活性中心部分に結合していることが確認できました（図hydrogen-oxidizing bacterium requiring elemental２）。この２つの化合物は、メタン生成酵素 MCR でも反sulfur for growth. Int. J. Syst. Bacteriol. 43:

応物質として使われていることから、嫌気メタン酸化

703-708.

マットに含まれる MCR 様酵素は、メタン生成酵素と同

3)Shima, S, Pilak, O, Vogt, S, Schick, M, Stagni,

じ反応を逆向きに進めていることの強力な証拠になり

MS, Meyer-Klaucke, W, Warkentin, E, Thauer, R.K.

ました。

& Ermler, U. (2008) The crystal structure of [Fe]-

本研究で、メタン分解酵素 MCR がどのようにメタン

hydrogenase reveals the geometry of the activeを分解するか、その実体が明らかになりました。メタ

site. Science. 321: 572-5.

ン分解代謝の全容を明らかにするには、そのほかのい

4)Krüger, M., Meyerdierks, A., Glöckner, F.O.,

くつもの酵素の仕組みも調べる必要がありますが、微Amann, R., Widdel,F., Kube, M., Reinhardt, R.,

生物によるメタン生成とメタン分解の仕組みを理解す

Kahnt, J., Böcher, R., Thauer, R.K. & Shima, S.

ることは、持続可能な地球環境を考える上でメタン低(2003) A conspicuous nickel protein in microbial

減の方策を考えるために不可欠な情報です。また、メmats that oxidize methane anaerobically. Nature,

タン代謝には他にも重要な酵素がたくさんあります。

426: 878-881

今後も自然から多くを学び、メタン代謝を総合的に理

5)Ermler, U., Grabarse, W., Shima, S., Goubeaud, M.,

解していきたいと考えています。黒海だけでなく、日Thauer, R.K. (1997) Crystal structure of methyl-

本にも興味深い微生物環境があります。福井先生のグ

coenzyme M reductase: the key enzyme of biologicalループと共同で、新たな研究分野を開拓していきたいmethane formation. Science 278: 1457-1462.

と思います。

6)Shima, S., Krueger, M., Weinert, T., Demmer,
U., Kahnt, J., Thauer, R.K., Ermler, U. (2012)

文献

Structure of a methyl-coenzyme M reductase from

1)Shima, S., Igarashi, Y. & Kodama, T. (1991)

Black Sea matsthat oxidize methane anaerobically.

Nucleotide sequence analysis of the endoglucanase-

Nature 481: 98–101.

生体分子による結晶成長制御メカニズムをシミュレーションで探る
灘浩樹（客員教授、独立行政法人産業技術総合研究所主任研究員）

生体中に含まれるタンパク質やポリペプチドには、学（Molecular Dynamics, MD）シミュレーション法を結晶の成長を巧みに制御する機能を持つものがある。

用いて調べている。それらの研究概要を以下に簡単に

たとえば、寒冷地の魚や昆虫に含まれる不凍タンパク

紹介する。

質（Antifreeze protein, AFP）は氷の結晶成長を制御①不凍タンパク質による氷の結晶成長メカニズムする機能を持つ [1]。貝に含まれるある種のタンパク

魚のカレイに含まれる AFP は、シンプルなαヘリッ質やペプチドは、炭酸カルシウムの結晶成長を制御す

クス構造を持つ。過冷却水にできる氷結晶の形は、純る機能をもつ。このような生体分子の優れた機能は、

水の場合は円盤もしくは六角樹枝である。この形の特基礎科学の知見として大変興味深い。また、分子の機徴は、過冷却水に不純物が混ざっていたとしても通常能を利用した新しい結晶材料合成技術の開発のヒント
ニズムと炭酸カルシウム結晶表面上における有機分子

変わらない。しかし、AFP が混ざると、通常は決して_現れない {2021} 面で取り囲まれた不思議な形へ変わ_り、そして成長がストップする。これは、AFP が {2021}

挙動を、分子一つ一つの動きを計算していく分子動力

面に吸着して成長を制御するためであると考えられてともなる。我々は、AFP による氷の結晶成長制御メカ

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いる。

_
本研究では、氷の {2021} 面と過冷却水との界面にAFP が吸着した系の MD シミュレーションを実施した [2]（図 1）。シミュレーションは、いくつかの異なる AFP
界面吸着状態に対して行った。その結果、AFP を構成するアミノ酸の親水基が液体の水側に向いて疎水基が氷に接触した界面吸着状態の場合のみ、AFP は周辺に氷が成長してもそのまま安定に吸着し、やがてその周辺の氷成長速度に劇的な減少が起こった。この成長速
度減少は、AFP による氷の成長制御に相当するものであった。
成長速度の減少は、AFP が界面に安定吸着したため_
図 1. 成長する氷 {2021} 面に安定吸着する AFP。本シミュレーションでは、スレオニンをバリンに置換した AFP を用いた。バリン残基の先端は疎水性メチル基であり、図では黄緑の球として表示している。

に周辺に成長した氷先端形状が丸みを帯びたことと関係していたと考えられる。一般に、丸みを帯びた氷界
面先端は、熱力学的な理由により平らな場合に比べて成長しにくい。シミュレーションの解析結果は、このようなメカニズムが働いた可能性を否定していない。
疎水基が氷に吸着した状態が安定であったのは、液体の水に接触した場合に起こる疎水性水和のエントロ
ピーロスが発生しないので、自由エネルギー的に有利であったためであろう。これら成長制御メカニズムやAFP 吸着の安定性のさらに詳しく調べるために、昆虫など他の生物の AFP に対する研究も開始している [3]。
②炭酸カルシウム結晶表面上における有機分子吸着挙動貝の中での起こる炭酸カルシウム結晶成長は、カル

図 2. カルサイト結晶 (104) 上の鈍角ステップに直接吸着する ASP と平坦部
分に水分子一層を挟んで間接的に吸着する ASP。黄緑、赤、灰色、青、黒の球はそれぞれ、カルシウム、酸素、炭酸イオンの炭素、窒素、ASP の炭素を表す。灰色の網目は、水分子間の水素結合を表示している（水分子は表示していない）。

ボキシル基を持つアミノ酸を多く含むタンパク質やペプチドにより制御される。そこで、カルボキシル基をした結果であった。ASP 吸着挙動は、周辺の水の構造持つアスパラギン酸（ASP）をモデル分子とし、炭酸カの影響をものすごく強く受けているのである。

ルシウムの安定結晶として知られるカルサイトの結晶

原子間力顕微鏡の観察結果によると、ASP が存在す

表面上での ASP 挙動を MD シミュレーションにより調べる場合のステップ先端模様の変化は鋭角ステップの方た。ASP が存在すると、カルサイト結晶 {104} 面のステッが遥かに大きい。本シミュレーションは、それが ASP

プ（平らな表面の上にある原子レベルの階段）の模様の鋭角ステップへの選択的吸着によるものであることが劇的に変化することが原子間力顕微鏡観察でわかっを明らかにした。現在、ステップ周辺での ASP 挙動をている。

さらに詳しく調べるシミュレーションも開始している。

シミュレーションの結果、原子レベルで平坦な {104}

また併せて、炭酸カルシウム結晶核生成の前駆体とし面には ASP は直接吸着せず、水分子一層を挟んだ状態て出現するアモルファス微粒子のシミュレーション研

で間接的に吸着することがわかった（図 2）。{104} 面

究も行っており、これまでに核生成メカニズムを探る

上の水分子層は秩序構造化しているが、ASP が表面にための基礎的知見がいくつか得られている [4]。

直接吸着するとその秩序構造が破壊されてしまうため、間接的な吸着の方がエネルギー的に安定になるのであ参考文献

る。また、{104} 面に現れる二種類のステップ、鋭角[1] H. Nada and Y. Furukawa, Antifreeze proteins:

ステップと鈍角ステップのうち、鋭角ステップの先端

Computer simulation studies on mechanism of ice

のみに ASP は容易に直接吸着することがわかった（図growth inhibition, Polymer J., 44 (2012) 690-698.

2）。これも、両ステップ周辺の水の構造の違いを反映[2] H. Nada and Y. Furukawa, Growth inhibition

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mechanism of an ice-water interface by a mutant

simulation study, Phys. Chem. Chem. Phys. 13

of winter flounder antifreeze protein: a molecular(2011) 19936-19942.

dynamics study, J. Phys. Chem., B112 (2008) 7111-[4] H. Tomono, H. Nada, F. Zhu, T. Sakamoto, T.

7119.

Nishimura and T. Kato, Effects of magnesium ions

[3] H. Nada and Y. Furukawa, Growth inhibition

and water molecules on the structure of amorphousat the ice prismatic plane induced by a spruce

calcium carbonate: a molecular dynamics study, J.

budworm antifreeze protein: a molecular dynamics

Phys. Chem. B117(2013)14849-14856.

北緯 43 度の街に通う
中井陽一（客員教授、独立行政法人理化学研究所

専任研究員）

私が冬の札幌に初めて降り立ったのは、2009 年の 1

萌芽研究と科研費のサポートを受け本格的に進め始め月でした。その前年、宇宙雪氷学・宇宙物質科学グルー

ました。そうして札幌に滞在していたある日、私はあプの渡部教授から低温研での共同研究の話を持ちかけることに気づきました。私は理化学研究所に赴任するられ、それを実行に移す打合せのために訪れたのでしまでずっと関西で過ごしてきたので、風景に中には高た。ウィンタースポーツは学生時代にほんの少し触れ

からず低からずの山々があることが当たり前だったのただけで、それ以降まったく何も続けていなかったのです。理研へ赴任してみると風景の中に山がない！冬で、それまで私は冬の北海道にはまったく縁がなかっの快晴にだけ遠くに見える富士山と関東の山地だけでたのです。完全武装で東京から飛び立ちました。とこした。それから十数年を経て、遠くおとずれた札幌のろが「心配するほど寒くはないよ」と言われていたと街には、風景の中に関西で見ていたような山々があっおり、気温は当然低いのですが、「どうにも我慢できなたのです！これで札幌通いがさらに楽しくなってしまい」と思うほどではなく、寒さの質が勤務している関いました。こうして札幌通いがいままで続くことになっ東や学生時代を過ごした京都とは違っていると感じまたわけです。もう見慣れたはずなのに、千歳に降り JRした。
「冬もこれならしっかりと共同研究できそうだな」に乗り換え札幌へ向かう間も季節ごとの景色がいまでという、わかったような、わからないような確信を抱もわくわくした気持ちにさせてくれます。少しずつ街いて私は帰りました。

の中も知るにつれ、周囲の自然と都会が適度に組み合

ここで少し話をとめて、私が低温研で行っている共

わされた独特の“空気”が研究で張りつめた気持ちを同研究をごく簡単に紹介します。地球や惑星の大気中

和ませくれるような気がして、実は恵まれた研究環境

や宇宙空間に漂っている気体の原子や分子は、それぞではないかと感じるようになりました。

れにある条件（例としては大気中の水蒸気の露点など）

低温研内に目を転じてみると、私が驚いたのは技術になると凝結して液体もしくは固体の粒になるのです

部をはじめとする研究支援の充実ぶりでした。私たちが、その凝結は、微粒子核と呼ばれる原子や分子が結の研究も大小の装置トラブルに見舞われながらも、低合した非常に小さい粒子の生成から始まる、と考えら

温研の多くの方々の支援を受けて無事進めることがでれています。この微粒子核の生成にも幾通りかの道筋きて感謝しています。私たちが使用している装置にもがあると考えられています。私たちは、イオン（原子技術部の方々が製作してくださったものが多く組み込や分子から電子が剥がされたもの、または、電子が結まれています。その完成度もさることながら問題が見合したもの）が引き起こす電気的な力が微粒子核へ至つかった時の対応の速さなど、目を見張るものがありる反応を促進するという考えに沿って、イオンを種にます。機関内の研究支援がさまざまな要因で十分に行して分子が結合する過程に関わる量を調べているのでわれない昨今では、大変うらやましい限りです。また、す。

共同研究課題の代表者、拠点課題等審査委員会委員、

さて、話を戻しましょう。確信を持って帰った私は客員教授、と、私の低温研と関わる立場はこれまでいすぐに共同研究をスタートさせ、翌年からは低温研のろいろと変わりましたが、それぞれの場面で面倒な要Teionken News

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求に応えてくださっている事務部門の方々にはこの場を借りてお礼を申し上げたいです。今後もいろいろな山や谷があると想像しますが、この低温研の研究支援体制を維持しつづけていく努力をして下さることを期待しています。
宇宙雪氷学・宇宙物質科学グループの方々に暖かく接していただき、みなさんの真摯な研究姿勢にも強く影響をされて、非常に楽しく共同研究を進めています。
客員教授として少しでも貢献できればと考えて、折々に議論をさせていただいているつもりです。また、休憩時間や早く実験が終わった後などには、時には他のグループの方も一緒に、まじめな話からバカ話まで盛り上がります。私はその盛り上がりそのものを脇で楽過日宿泊したホテルから北大の向こうに見える山なみ

しんでいることが多いのですけれど。そうこうしていよう今後も努力していきたいと思います。とりとめのるうちに、出張をしての実験は体にとってはキツいのない文章におつきあいをいただきありがとうございまですが、札幌通いはやめられなくなってしまいました。

した。最後になりましたが、低温研のさらなるご発展

北緯 43 度の街に通い、低温研とはまだまだ長いおつを祈念します。

きあいになりそうです。私も少しばかりはお役に立つ

Report… ……………………………………………………………… 報 告
グリーンランド北西部ボードイン氷河調査
津滝

俊（雪氷新領域部門）

グリーンランド氷床は北半球最大の氷塊で、その体クトは、全国の極地研究者が総力を挙げて取り組む

積は地球上にある氷の 10% に相当します。近年、氷床「GRENE 北極気候変動事業」の一翼を担うもので、国立の体積は減少傾向にあり、さらにその減少速度が加速

極地研究所との協力によって実施されています。気象

していることが明らかになってきました。特に氷の流研究所が中心となる科研プロジェクトとも連携し、分れが速く、氷河末端から氷を流出（カービング）するカー

野間の協力でグリーンランド氷床変動の解明を目指し

ビング氷河で大きく変化しており、雪や氷の融解量のています。

増加とともに、氷床の体積減少に大きく影響を及ぼし

このプロジェクトが対象としている地域は、グリーていると考えられます。グリーンランド氷床の体積減

ンランド北西部のカナック流域です。近年、氷床北西

少は海水準を上昇させるほか、海洋の循環や海洋生態部の質量減少が報告されています。しかしながら、現系の変化に大きな影響を及ぼします。近年のめざまし

地観測の困難さ等の問題から氷床南部より研究が遅れい人工衛星技術の発達によって、氷床全体の変動や海ているのが現状です。現地観測に適したカービング氷水準への寄与が徐々に明らかになってきました。一方河が点在すること、観測拠点としてカナック村（北緯で、人工衛星データを裏付ける現地観測データの蓄積

77 度、西経 68 度）に長期滞在できることなどを理由が必要とされています。

として、カナック流域が研究対象地として選定されま

このような背景の中、グリーンランド氷床の体積変した。カービング氷河の現状の把握とその変動メカニ化の現状把握と将来予測を目的として、低温研が主導ズムの解明を目的として、我々はボードイン氷河におする研究プロジェクトが始動しました。このプロジェ

いて氷河上や氷河近傍の海洋で現地観測を実施しましTeionken News10た。
2013 年 7 月、カナックの空港をヘリコプターで飛び立ってボードイン氷河に向かいました。ボードイン氷河は長さ約 15km、幅 5km のフィヨルドの最奥に位置し、幅 3km の末端から氷床の氷を排出するカービング氷河です（図 1）。氷河左岸側のキャンプ地にヘリコプターを使って機材を空輸。低温研の大学院生 2 名を含む合計 5 名が参加し、12 日間にわたる観測が始まりました。
今回の観測にはグリーンランドの環境を扱った特別番
組の取材のため、北海道テレビ放送（HTB）の取材班が3 名同行しました。
まずは氷河の表面高度と氷の厚さを測定します。氷河の表面高度は GPS を用いて数 cm の精度で測量します。

図 2. ボードイン氷河上での活動。クレバスを避けるように迂回しながら調査を行いました。

氷の厚さは電磁波の反射を利用したアイスレーダを用いて測定します。無数に走るクレバスに幾度も進路を洋側で約 500 − 600m と最も深く、そこから次第に浅く阻まれながらも（図 2）、末端から約 4km の範囲で氷河なり、フィヨルドの入口から 15km 地点で約 200m と最の形状を明らかにしました。ボードイン氷河末端の氷も浅く、現在の氷河末端の位置でわずかに深くなって厚は約 250m、そのうち 220‒230m は海面下にあることいました。（図 3）。上流に向かって海底が深くなる場がわかりました（図 3）。氷はその厚さの 9 割が水に浸所に氷河末端がある時、氷河は急速に後退すると報告

かると浮力の働きで浮き始め、流動の加速やカービン

されています。ボードイン氷河末端は 2008 − 2011 年にグの増加を引き起こすと考えられます。つまり、現在

約 1km 後退したことが人工衛星データ解析によって明のボードイン氷河末端はギリギリで接地していて、わらかになっており、海底の形状が急速な後退の一因でずかな氷厚の減少でも氷河末端の位置が変化しうるこあることが示唆されました。

とを示唆しています。

ボードイン氷河に滞在した 12 日間はキャンプ生活で氷河の中央流線に沿った流動速度を、GPS によって連した。キャンプ地にはテントが 10 張もならび、普段は続的に測定しました。ボードイン氷河は年間 300‒550m

人気のないボードイン氷河にテント村が現れました。

の速さで、末端ほど高速で流れていました。また興味

ボードイン氷河のキャンプ地はとても快適でした。大

深いことに、流動速度は海洋の潮汐、気温、降水量の量の蚊には閉口しましたが…。食事も、日本やカナッ

変化に強く影響を受けていることがわかりました。

ク村で調達した食材を用いてメンバーで作ります。みフィヨルドの構造を明らかにするため、ソナーを用

んなで一緒に食事を作り、さながら合宿の様に生活す

いて海底地形を探査しました。フィヨルドの海底は外る体験は貴重ですし、楽しいですよ！

図 1. 氷河末端から上流に向かって撮影したボードイン氷河。末端から約4km までの範囲で調査を行いました。

図 3. 氷厚・海底地形探査によって明らかになった氷河と海底断面プロット。
氷河末端の厚さは 250m で、9 割近くが海面下にあることが確認されました。
フィヨルドの入口で最も深く、約 500 − 600m でした。

Teionken News11

今回の現地観測で得られた氷河の厚さ（氷河底の地形）とフィヨルドの海底地形に関する情報は、過去のボードイン氷河変動の解明のみならず、数値シミュレー
ションを用いた将来予測を行う上でも重要な知見となります。このような詳細な地形データは現地観測によってのみ得られるもので、現地観測の重要性を再認識しました。本プロジェクトは 2014 年もボードイン氷河での現地観測を計画しています。新しい発見や貴重なデー
タの取得を期待しながら、準備を進めていきたいと思います。
本研究は、GRENE 北極気候変動事業の下で国立極地研究所と共同で実施しました。ともに観測に携わった
杉山慎氏（低温研）、澤柿教伸氏（北大・地球環境）、

図 4. 今回の観測に参加したメンバーが、調理や食事を行うキッチンテントに集いました。キャンプ地はとても快適でした。大量の蚊を除いては…

榊原大貴氏、丸山未妃呂氏（低温研 / 環境科学院）、青木輝夫氏（気象研）、的場澄人氏（低温研）、對馬あか
ね氏（低温研 / 環境科学院）をはじめ SIGMA プロジェ
クトの皆様、北海道テレビ放送取材陣の皆様、その他多くの協力者の方々に深く感謝申し上げます。

海外調査・観測
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調査・観測先：米国アラスカ州バロー
期間：2013 年 7 月～ 8 月
参加者：大島慶一郎、深町康、高塚徹、清水大輔（国立極地研）
カウンターパートの機関名とプロジェクト :アラスカ大学フェアバンクス校
観測目的：北極のチャクチ海アラスカ州バローの沿岸海域で、2012 年 8 月に海氷・海洋観測のために設置した係留系の回収および同様の係留系の再設置を実施した。
調査・観測先：グリーンランド・カナック周辺
期間：2013 年 6 月～ 8 月
参加者：杉山慎、津滝俊、榊原大貴、丸山未妃呂
カウンターパートの機関名とプロジェクト：なし
観測目的：グリーンランドにおける氷質量変化の解明を目的に、カナック村周辺のカービング氷河、氷帽、氷床内陸、および海洋で観測を行った。氷河氷床の質量収支、流動、海洋地形などに関する
新しいデータを得た。

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調査・観測先：グリーンランド氷床北西部、グリー
ンランド・カナック氷帽
期間：2013 年 7-8 月
参加者：的場澄人、對馬あかね（環境科学院 地
球圏科学専攻 博士課程 2 年）
カウンターパートの機関名とプロジェクト：
気象研究所「積雪汚染及び雪氷微生物が北極域の環境変動に及ぼす影響（SIGMA）」
観測目的：黒色炭素等光吸収性エアロゾルによる積雪汚染と雪氷微生物による雪氷面アルベド低下の実体を明らかにするため、2011 年よりグリーン
ランド氷床、周辺氷帽にて雪氷気象観測を行っている。本年は、氷床と氷帽に設置してある自動気象観測装置のメンテナンスと氷床上での積雪観測を行った。
調査・観測先：スイス
期間：2013 年 9 月
参加者：杉山慎、曽根敏雄、的場澄人、大学院生
9名
カウンターパートの機関名とプロジェクト：
スイス連邦工科大学
観測目的：南極学カリキュラムの野外実習として、8 回目となるスイス氷河実習を開催した。スイス
山岳域の氷河で観測を行った他、現地研究者の講義聴講、観測結果の発表会などを実施した。

Teionken News

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Awards… ……………………………………………………………… 受 賞
福田武博

社団法人日本雪氷学会・日本雪工学会主催 雪氷研究大会学生優秀発表賞
口頭発表部門 優秀発表賞 ( 平成 25 年 9 月 20 日受賞 )榊原

大貴

社団法人日本雪氷学会・日本雪工学会主催 雪氷研究大会学生優秀発表賞
ポスター発表部門 優秀発表賞 ( 平成 25 年 9 月 20 日受賞 )大藪幾美

社団法人日本雪氷学会・日本雪工学会主催 雪氷研究大会学生優秀発表賞
ポスター発表部門 最優秀発表賞 ( 平成 25 年 9 月 20 日受賞 )杉山

慎

社団法人日本雪氷学会 2013 年度 学術賞 ( 平成 25 年 9 月 19 日受賞 )嶋盛吾（独）科学技術振興機構「Chemical Conversion of Light Energy Prize」( 平成 25 年 5 月 19 日受賞 )Administration Office… ………………………………………………………
平成 26 年度共同研究・研究集会公募について
平成 26 年度共同研究・研究集会は、平成 25 年 12 月 2 日
募集を開始しています。

会議開催報告・第 7 回共同利用・共同研究拠点課題等審査委員会（平成 25 年 10 月 21 日〜 10 月 31 日開催、メール会議）

詳しくは、当研究所ホームページの「共同研究」のペー

議題

平成 26 年度北海道大学低温科学研究所共同研究・

ジでご確認願います。

研究集会公募要領（案）及び平成 26 年度共同研究

http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/kyoudou.html

応募資料（案）について
今後の応募スケジュールについて

人事異動（平成 25 年 5 月 1 日以降）
日

付

異動内容

氏

名

職名（旧職）

H25. 5.13

採用

中村

佳代

技術補助員

H25. 7. 1

採用

DESHMUKH Dhananjay Kumar 博士研究員

H25. 8. 1

採用

西川

将典

博士研究員

H25. 9. 1

採用

BIKKINA Srinivas

博士研究員

H25. 9. 1

採用

ZHU

Chunmao

博士研究員

H25.10. 1

採用

北川

暁子

技術補佐員

H25.10. 8

採用

HU XUEYUN

学術研究員

H25.10.22

採用

井上

技術補助員

恭子

低温研ニュース第 36 号
（北海道大学低温科学研究所広報誌）
発

行： 北海道大学低温科学研究所 所長〒 060-0819 札幌市北区北 19 条西 8 丁目
編
集： 低温研広報委員会
広報委員： 江淵直人・杉山慎・下山宏
事務部総務担当（ご意見、お問い合せ、投稿は広報委員まで）

TEL(011)706-5465、FAX(011)706-7142