ブレファリズマの膜形成
４年Ａ組

飯島麻穂

４年Ｃ組

井上

なずな

指導教諭

櫻井昭

１．要約
繊毛虫ブレファリズマを飢餓状態にし、光学顕微鏡で撮影を続けていたところ、膜から細胞が抜け出るような現象が確認された。この現象がなぜ生じたのか、それが撮影された環境条件に着目して調べることにした。今回設定した実験条件は高温(37.5℃)、低温(約 5℃)、化学薬品(ニュートラルレッド)の３つとした。実験の結果、ニュートラルレッドを用いた実験で細胞から膜がはがれるような現象を確認することが出来た。膜の形成は何らかの刺激から身を守るために出来るのではないかと考えられる。しかし、今回の実験で見られた現象は初めに興味を持った現象とは少し違う。今後も研究を深める必要があると思われる。
キーワード

ブレファリズマ、ニュートラルレッド、細胞膜

２．研究背景と目的

３．研究内容サイエンス研究会生物班では歴代、ジャジャイアントブレファリズマやシストのイアントブレファリズマやシストといった形態変化には飢餓状態という共通の環境条

ブレファリズマ(図１)の形態変化について件がある。しかし、飢餓状態では細胞から研究してきた。今回私たちは、先輩方の研の膜の分離は見られなかった。そこで、脱究途中で得られた１枚の写真(図２)に興味皮のように見える現象が撮影された条件をを持ち、本研究を開始した。繊毛虫ブレフ

先輩に伺ったところ、ブレファリズマにはァリズマは、その膜表面に様々な分泌物を強力な光が当てられており、水が非常に少蓄えていることが知られている。今回見らなく蒸発寸前、という過度のストレス状況れた脱皮のような現象も、この膜構造が影下だったそうである。では、どのストレス響しているのではないかと考え、過去の実が膜を形成する直接的な原因になったのか

験を参考に実験方法を考えていくことにしを調べようと思い、仮説を立てた。

た。先輩方の研究途中で得られた写真にはブレファリズマに強力な光が当てられて通常見られない膜のようなもの(以下単にいたということから温度の高い状況ならス「膜」とする)が存在している。この膜が何トレス状態になるのではないか。また、逆故発生したのか、どんな成分で構成されてもストレス状態になるのではないか、と考いるのかを解明することを、本研究の最終え高温と低温という条件の実験を行った。

目標とする。

３－１．温度条件における膜の形成の有無(３)実験結果①高温(図３)(１)仮説
培養温度よりも高温、保管温度よりも低ブレファリズマの動きが活発に温の環境下に置かれるとブレファリズマはなるだけで、膜の形成は確認でき細胞外に膜を形成する。

なかった。
②低温(図４)
色素が抜け、動きが通常より遅(２)実験方法a) ブレファリズマの培養方法くなっただけで、膜の形成は確認できなかった。

バクテリアを増殖させたレタス培養液をエサとして用い、インキュベーターで培養する。

２つの実験から、温度変化によるストレｂ）細胞の準備

スではブレファリズマは膜を形成しないこ・培養したブレファリズマを質量が同とが分かった。そこで私たちは、文献調査じになるように２本、ないし４本のをしたところ、「Caupsule Shedding (膜分遠沈管に分け、同じ重さの遠沈管を離様現象)」という文献を発見し、この膜分対称に遠心分離器にセットし、５分離が、先輩が確認したものと同様なのでは間遠心分離する。（1000rpm）

ないかと考えた。文献で使用した薬品の中・分離が終わったら、遠沈管の底に集から、入手可能な薬品を選び、以下の追実められたブレファリズマを別の容験を行うことにした。

器に移す (以下これを「濃縮ブレファリズマ」と呼ぶ) 。
c）対照実験
①高温
遠心分離器にかけたときの上澄３－２．薬品添加における膜形成の有無(１)仮説
文献で見た膜分離は先輩方が発見した現象と同様のものである。

み液を湯煎で温める。この上澄み液
300μl と 、 濃 縮 ブ レ フ ァ リ ズ マ(２)実験方法

200μl をマルチプレートに入れ、顕ブレファリズマ 500μl に対し、ニュート微鏡で観察する。このときの全体のラルレッド 20μl をマイクロピペットでマ温度は 37.5℃だった。

ルチプレートに入れ、顕微鏡で観察する。

②低温
用意しておいた濃縮ブレファリ(３)実験結果

ズマを、約－20℃の冷凍庫で 10 分赤っぽい色の膜を形成しているブレファ間冷やし、500μl をマルチプレート

リズマを確認した。また、形成した膜からに移して、顕微鏡で観察する。

脱皮するように抜け出る様子も観察できた
(図５)。

４．考察

えた(図６)。

ニュートラルレッドの実験のみで膜の形成が見られたことから、膜の形成はなんら

仮説２：実験で得られた膜は、ブレファリかの物理的刺激から身を守るためにできるズマの細胞内にある物質が出たものではないか、と考える。のではないか。

次に、ブレファリズマのニュートラルレッドのある成分と反応したのではないかと低温の実験で見られた色素が抜けるといも考えられる。高温・低温の実験と決定的う現象は、ブレファリズマがもともと持っに違うのは薬品を使用した点だからである。ている色素胞というものがあるからだ。こそして膜形成は、低温状態でブレファリズのように、外から刺激を受けることで細胞マの色素が抜ける反応とは違うメカニズム内の何らかの物質が分泌されたと考えた

なのではないかと考えられる。低温状態の(図７)。

実験では、細胞膜のすぐ内側にある色素胞からブレファリズミンという色素が抜ける

５． 今後の展望反応が観察された。そのことから、低温とまず、ニュートラルレッドが細胞のどこいうストレスが細胞膜に何らかの影響を与まで到達するのかを調べようと思う。上記

えたと考えられる。しかし、低温では、膜に挙げたように、ニュートラルレッドが細の形成は確認されなかった。よって、色素胞表面でとどまるのであれば、形成されたが抜けるのとは違うメカニズムなのではな

膜はニュートラルレッドが細胞表面の物質いかと考えた。と反応し、細胞膜が剥がれ落ちたものと考

そして最後に、当初の興味を持った写真

えられ、ニュートラルレッドが細胞内までと、今回得られた実験結果の膜は違う現象

到達するのであれば、細胞内でニュートラなのではないかと考えられる。当初の写真

ルレッドと何らかの物質が反応し、それがで見られたものは、細胞膜のような膜から細胞外に分泌されたと考えられる。

細胞が抜け出しているように見える。それそして今回ニュートラルレッドという薬に対し、今回の実験で得られたものは、細品で反応が見られたが、ブレファリズマの胞内部から何らかの物質が分泌され、膜を生息地である池や沼に、薬品そのものがあ形成しているように見えるのである。ここるとは考えられない。そこで、薬品を使わから、私たちが立てた仮説は２つである。

ず、自然界に近い状況下で実験することで、膜の形成が自然界でも起こりうることなの

仮説１：細胞膜がニュートラルレッドと反応したのではないか。

か(物理的刺激によって生じるものなのか)ということを調べたい。
ニュートラルレッドの成分調査を行い、ブレファリズマには多くの膜が存在してブレファリズマの生息地である池や沼と共いて、そのうちの数枚までにニュートラル通する成分があるかどうかも調べていきた

レッドが浸透しはがれたのではないかと考い。また、共通する成分が多い場合はニュートラルレッド以外の薬品でも実験を行い、７．謝辞絞り込んでいこうと思う。

今回の研究を行うにあたり、櫻井先生には６．参考文献多くのご指導を受けました。また、生物班[1]『Caupsule Shedding(膜分離様現象)』，の先輩である中澤春香先輩にも情報提供をChapter Seven

していただき、より深い研究につなぐことができました。この場で深く感謝致します。

【図表一覧】

図 1 通常のブレファリズマ

図４

低温実験の結果

図２

図５

図３

先輩方の得た写真

ニュートラルレッドの結果

Neutral redreceptor

図６

仮説１

図７

仮説２

高温実験の結果