hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNAを介した細胞周期チェックポイント制御機構の解明

個体発生過程にみられる非対称性を伴う細胞分裂・増殖のみならず単細胞モデル生物においても、細胞周期によってRNAレベルの遺伝子発現制御が厳密に行われていると考えられる。しかし、RNAを介した細胞周期制御の詳細な分子機構はどの生物においても解明されていない。本研究では、分裂酵母において観察される、RNA干渉関連因子の異常に伴う細胞周期の遅延に注目し、細胞周期の遅延を引き起こすRNAを介した新しい細胞周期チェックポイント機構を明らかにするために研究を行った。分裂酵母のRNAi機構の中心的役割を果たすArgonaute蛋白質(SpAgo1)は、ARCとRITSの二つの独立した複合体と小分子RNA(siRNA)を介して染色体上のヘテロクロマチン構造形成を制御している。これに対し、DNA複製阻害剤ヒドロキシ尿素(HU)によって誘導される細胞周期チェックポイントでは、SpAgo1が必須であるにも関わらずARCとRITSのSpAgo1以外の因子は必須ではないことを見出した。これに加え、細胞周期チェックポイント活性化時にSpAgo1に特異的に結合する新たな因子として、mRNAの核外輸送関連因子として単離されているユビキチンE3リガーゼPtr1を同定し、ptr1-1温度感受性変異体が半制限温度下において細胞周期チェックポイントが異常になることを見出し、SpAgo1-Ptr1複合体が細胞周期チェックポイント制御する複合体である可能性が示唆された。ユビキチンE3リガーゼであるPtr1が、SpAgo1と結合することによってRNAi関連因子の修飾を行っている可能性に着目してRNAi関連因子の変化を調べたところ、本来独立した複合体であるARCの構成因子Arb2とRITSの構成因子Chp1がPtr1依存的に共有結合により結合しSpAgol細胞周期チェックポイント制御に関与している可能性を見出した。個体発生過程にみられる非対称性を伴う細胞分裂・増殖のみならず単細胞モデル生物においても、細胞周期によってRNAレベルの遺伝子発現制御が、様々なRNAの機構を介して厳密に行われていると考えられます。しかし、RNAを介した細胞周期制御の詳細な分子機構はどの生物においても解明されていません。本研究では、分裂酵母において観察される、RNA干渉関連因子の異常に伴う細胞周期の遅延に注目し、異常なRNAの蓄積が引き起こす細胞周期異常の実態の解明を目指すとともに、それを感知して細胞周期の遅延を引き起こすRNAを介した新しい細胞周期チェックポイント機構を明らかにするために研究を行いました。具体的には、RNAを介した遺伝子発現抑制機構であるRNA干渉関連因子である分裂酵母のArgonaute(Ago1)に焦点をあて、DNA損傷による細胞周期チェックポイント活性化機構を調べました。その結果、RNA干渉に関連する因子のうちDicer(Dcr1)とArgonaute(Ago1)の遺伝子破壊によってのみ、ヒドロキシ尿素による細胞周期停止が異常になること、他のRNA干渉関連因子やヘテロクロマチン構造関連因子ではこのような表現型が観られないことが解りました。細胞周期チェックポイント活性化時にAgo1タンパク質に起こる変化を調べるために、Ago1タンパク質を細胞内から精製したところ、細胞周期チェックポイントの誘導によりDcr1非依存的な小分子RNAの蓄積が観察されました。このことは、細胞周期チェックポイントの活性化時にヘテロクロマチン領域で働くRNA干渉の機構とは異なる小分子RNAを介した機構が働いていることを強く示唆するものです。本研究により新たなRNAを介した細胞周期制御機構が存在することを示すことが出来ました。
ブロックレベルＷｅｂページ検索の研究

本年度においては,大別して以下の二つの成果が得られた.【1.階層的見出し構造を考慮した近接検索】検索に関し,意味単位間の関係を利用する既存手法として,近接検索が挙げられる.これは,語の出現の間の関係の強さを,その間の語数(距離)で測り,その出現を含む文書のスコアリングのために考慮するものである.これに対し本研究のアイデアは,語の出現の間にすでに特別な関係がある場合,その関係の強さは単純な距離ではなく距離の関数が反映するというものである.このアイデアに基づき本研究では,特別な関係として(1)見出し中の出現とその対応するブロック中の出現という関係と,(2)互いに異なるブロック中にある出現同士という関係に着目し,それぞれ関係の強さを距離の一次関数で測る手法を提案した.パラメータ最適化と評価によれば,提案手法は既存の近接検索手法をしのぐ性能を達成した.【2.階層的見出し構造に基づくサブトピックランキング】キーワードクエリのサブトピックとは,元のクエリの意図を特化または明確化する意図をもつ別のクエリである.検索システムにとって,サブトピックは,クエリ補完・推薦の出力として有用であり,また複数の意図を同時に満たす検索結果を生成するためにも有用である.これらの応用のため,サブトピックを,ユーザがその意図をもつ確率(意図率)によってランキングすることが必要である.この問題を解くための本研究のアイデアは,Webページ中の階層的見出しはサブトピックに類似し,またブロックの記述量はその対応する階層的見出しが表すサブトピックの意図率を反映するというものである.このアイデアに基づき本研究では,あるサブトピックを,それを含む階層的見出しに対応する全てのブロックの記述量に基づき,ランキングする手法を提案した.評価によれば,提案手法は商用検索システムのクエリ補完・推薦をしのぐ性能を発揮した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度においては,大別して以下の三つの成果が得られた.【1. Webページ中の階層的見出し構造に関するデータセットの作成】実用的なブロックレベルWebページ検索のためには,ページの構造の理解が必要である.本研究では,見出しによる分割により得られるブロック構造の一種,見出し構造に注目し,考察を深めた.当該構造に注目している先行研究は少ないため,その大規模なデータセットも知られていない.そこで本研究では,考察の過程で, 5名の被験者の手で1,100ページの見出し構造を手動で抽出した.これは,広く知られたTREC Web Track4年分の全適合文書(Wikipediaを除く)の約1/7に相当し,十分なサイズである.【2. Webページ中の階層的見出し構造の抽出手法の全面的改善】研究計画において,見出し構造の抽出精度は, Webページ検索結果のリランキングにより間接的に評価すると述べた.しかし,上述のデータセットの作成により,これまで困難であった当該の精度の直接的で信頼性が高い測定が可能となった.ブロックレベル検索をはじめとする応用のためには,精度の高い手法が望ましい.そこで本研究では,既に提案済の基本的な抽出手法をいくつかの段階に分割し,各段階における精度を測定し,それに基づいて各段階を改善することで,抽出手法全体の精度向上に成功した.【3.ブロックレベルWebページ検索システムのプロトタイプの作成】Webページ検索システムに関する有名なワークショップとしては,上述のTRECの他, NTCIRが存在する.本年度のNTCIRにおいては,キーワードクエリに対し短文で応答するICLICK-2タスクが設けられており,これは文字数の削減の点でブロックレベル検索と関係が深い.そこで本研究においては,ブロックレベルWebページ検索システムのプロトタイプを作成し,研究代表者が所属する研究室のシステムの一部として提案した.これにより,クエリ種別による精度の差など, '実用化までの課題の一部が明らかになった.本年度においては,大別して以下の二つの成果が得られた.【1.ブロックベースのWebページランキング手法の開発】本研究における目標の一つとして,Webページ中のブロック間の関係の整理を挙げていたところである.本年度においては,これら関係のうち,前年度に開発した抽出手法により既に明らかになった関係(例:親,子,先祖,子孫など)につき,その重要度を推測するため,ブロックベースのエビデンスを用いたWebページランキング手法を開発し評価した.ブロックベースのエビデンスとしては,当該ブロック自体の見出しや内容の他,当該ブロックからある関係にあるブロックの見出しや内容を用いた.これらのエビデンスの重みを最適化することで,各関係の重要度を推測することができた.また,ブロックレベルのエビデンスが,ページレベルのランキングにも有用であることを示すことができた.【2.ブロックベースのWebページの要約生成手法の開発】本研究においては,ユーザがキーワードクエリを入力し,それらキーワードを一連の関係の中に含むWebページまたはブロックを返すというキーワード検索システムを想定していたところである.キーワードの出現が互いに関連するか否かを判断する方法として,機械的に判断する手法もあるが,Webページの要約を元にユーザに判断させる方法もあり,これらを併用することが一般的である.今年度においては,見出しとその他の部分を分けて表示することで,キーワードの出現の間の関係を判断しやすい要約を生成する手法を開発し評価した.特にキーワード数が多い場合において,提案手法はベースラインをしのぐ精度を達成した.本年度においては,大別して以下の二つの成果が得られた.【1.階層的見出し構造を考慮した近接検索】検索に関し,意味単位間の関係を利用する既存手法として,近接検索が挙げられる.

これは,語の出現の間の関係の強さを,その間の語数(距離)で測り,その出現を含む文書のスコアリングのために考慮するものである.これに対し本研究のアイデアは,語の出現の間にすでに特別な関係がある場合,その関係の強さは単純な距離ではなく距離の関数が反映するというものである.このアイデアに基づき本研究では,特別な関係として(1)見出し中の出現とその対応するブロック中の出現という関係と,(2)互いに異なるブロック中にある出現同士という関係に着目し,それぞれ関係の強さを距離の一次関数で測る手法を提案した.パラメータ最適化と評価によれば,提案手法は既存の近接検索手法をしのぐ性能を達成した.【2.階層的見出し構造に基づくサブトピックランキング】キーワードクエリのサブトピックとは,元のクエリの意図を特化または明確化する意図をもつ別のクエリである.検索システムにとって,サブトピックは,クエリ補完・推薦の出力として有用であり,また複数の意図を同時に満たす検索結果を生成するためにも有用である.これらの応用のため,サブトピックを,ユーザがその意図をもつ確率(意図率)によってランキングすることが必要である.この問題を解くための本研究のアイデアは,Webページ中の階層的見出しはサブトピックに類似し,またブロックの記述量はその対応する階層的見出しが表すサブトピックの意図率を反映するというものである.このアイデアに基づき本研究では,あるサブトピックを,それを含む階層的見出しに対応する全てのブロックの記述量に基づき,ランキングする手法を提案した.評価によれば,提案手法は商用検索システムのクエリ補完・推薦をしのぐ性能を発揮した.本年度においては,研究成果の査読付き会議録や論文誌への採録が叶わず,この点において研究成果を支持する材料が十分に得られたとは言い難い.一方,関係の重要度推定の過程で関係を考慮したブロックランキング手法のプロトタイプを作成できた点や,関係を判断しやすい要約の生成手法を開発できた点においては,期待を超えて研究が進展したと言える.これらを総合すると,本研究は全体としておおむね順調に進展している.27年度が最終年度であるため、記入しない。来年度はブロックレベルの適合判定データセットの作成,関係を考慮したブロックランキング手法の完成と評価,および検索タスクのend-gameフェイズ(検索意図に関連があると思われるwebページ全体をユーザが実際に閲覧するフェイズ)における見出し構造を利用したユーザ補助手法の開発と評価などを行う予定である.本年度においては,研究成果の査読付き会議録や論文誌への採録が叶わず,この点において研究成果を支持する材料が十分に得られたとは言い難い.一方,データセットの作成や検索システムのプロトタイプの作成の点では,期待を超えて研究が進展したと言える.これらを総合すると,本研究は全体としておおむね順調に進展している.27年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病関連遺伝子群の解明

本研究では、日本人の糖尿病感受性マーカーあるいは原因遺伝子を同定することを目的とした。第一に、SNPなどのマーカーによるハプロタイプや遺伝子型を作成し、候補遺伝子単独あるいは複数の組合せにより糖尿病との関連を解析した。第二に、インスリン抵抗性の有力候補であるphosphodieserase 3B(PDE3B)の活性化制御因子をクローニングし、糖尿病との関連を解析した。まず、1型糖尿病については、大規模臨床研究の愛媛studyとして、マーカーであるglutamic acid decarboxylase(GAD)抗体をスクリーニングした。GAD陽性者をインスリン存と非依存に分類し、成人1型糖尿病のELAの特徴を明らかにした。2型糖尿病については、インスリン、インスリン受容体、FOXC2などのSNPを体系的に解析したが、関連を認めなかった。一方・インスリン抵抗性惹起性サイトカインであるレジスチンのプロモーターSNPが2型糖尿病原因遺伝子の一つであることを見出した。すなわち、SNP-420がG/Gの場合、2型糖尿病のリスクが約2倍と高かった。実験系では、SNP-420がGの場合には、転写因子Spl/3が特異的に認識し、レジスチン転写活性が上昇した。ヒトでは、レジスチンの血中濃度及び単球mRNAが、G/G>C/G>C/C型の順に高かった。脂肪細胞PDE3Bについては、その発現が肥満インスリジ抵抗性において低下した。さらに、PDE3B遺伝子発現は、脂肪細胞のサイズによって負に、脂肪細胞分化とperoxisome proliferator-activated receptor γ(PPAR γ)により正に調節された。また、PDE3B結合蛋白として14-3-3蛋白を同定した。一方、PDE3Bのプロモーターをクローニングし、SNPを解析したが2型糖尿病との関連は認めなかった。糖尿病発症予防に必須の感受性DNAマーカーは日本人では現在不明である。そこで本研究は、以下の2つを目的としている。目的1.糖尿病感受性マーカー及び原因遺伝子の同定1.DNAサンプル:本年度、2型300名、1型250名、非糖尿病対照者300名分を収集した。倫理面は新規発足の愛媛大学医学部倫理委員会にて承認済みである。2.SNPを用いた候補遺伝子解析1型については、全糖尿病約5000名中約4%がGAD抗体陽性で、GAD陽性NIDDMの感受性HLAハプロタイプの頻度は正常とIDDMの中間であった。また、2型と対照各100例の全エクソンをシークエンスし、インスリンに4種、インスリン受容体に19種のSNPを見出した。インスリン受容体異常症2例で新たな変異を同定した。一方、脂質代謝に重要なPDE3Bなどの既知のSNPを種々の組み合わせで解析した。いずれも現時点で2型との関連はない。PDE3B相互作用蛋白として酵母two-hybrid法によりクローニングし、複数の陽性クローンについてin vitroでの相互作用を検討中である。PDE3B燐酸化の無細胞アッセイ系を改良し至適条件を設定した。また、in vitro機能解析のため3T3-L1脂肪細胞へのアデノウイルスによる遺伝子導入系を確立した。3.転写調節領域の解析及び転写因子のクローニング肥満インスリン抵抗性マウス脂肪細胞にてPDE3B遺伝子発現が共通して低下し、PPARγリガンドにより改善することを見出した。そこでマウス及びヒトPDE3Bの転写調節領域をクローニングした。マウスについては転写開始点を決定し、プロモーター活性が分化誘導により増強することを見出した。ヒトでは多型の有無をスクリーニング中である。糖尿病の発症予防をする上で、その感受性遺伝子の同定が必須である。

本研究は、single nucleotide polymorphism(SNP)を用いた候補遺伝子解析等による糖尿病感受性遺伝子の同定を目的とする。更に我々がその遺伝子発現がインスリン抵抗性に関係することを明らかにしたphosphodiesterase 3B(PDE3B)について、その活性化制御因子をクローニングし、糖尿病との関連を解析する。本年度、倫理面では、3省新指針準拠の計画書が愛媛大学医学部倫理委員会で8月に承認され、これまで対照者650名、2型糖尿病300名、1型糖尿病200名のDNAサンプルを収集した。糖尿病患者5000名について1型糖尿病マーカーのglutamic acid decarboxylase(GAD)抗体のスクリーニングを行い、陽性率(4%)を決定した。また、各候補遺伝子について全エクソンシークエンスによりSNPを同定した後に、連鎖不平衡とハプロタイプ頻度を検討し、糖尿病との関連を解析した。1型の新候補auotoimmune regulatorに新たなミスセンス変異3種を同定した。2型については、インスリンで4種、インスリン受容体遺伝子で9種、新候補のresistinで3種のSNPを同定したが、糖尿病とは関連しなかった。また、インスリン受容体異常症2例に新変異を同定した。更に、脂質代謝関連遺伝子のSNPの組み合わせを解析したが、2型糖尿病との関連を認めなかった。一方、PDE3Bと相互作用する蛋白Xを酵母two-hybrid法によりクローニングし、脂肪細胞内でインスリンが相互作用を増強することを証明した。XにSNP3種を同定した。また、マウスとヒトPDE3Bプロモーターをクローニングし転写開始点を決定した。マウスプロモーター活性が脂肪分化により増強することを証明し、ヒトではSNP4種を同定した。糖尿病発症予防法の確立には感受性遺伝子の同定が必須である。本研究は、single nucleotide polymorphism(SNP)を用いた候補遺伝子解析等による同定を目的とする。更に、申請者らがその遺伝子発現とインスリン抵抗性との関係を明らかにしたphosphodiesterase 3B(PDE3B)について、活性化制御因子をクローニングし、糖尿病との関連を解析する。倫理面では、3省新指針準拠の計画書が平成13年に承認され、これまでに対照750名、2型糖尿病450名、1型糖尿病168名のDNAを収集した。全ゲノム解析用に対照と2型各20名を送付した。各候補遺伝子についてSNP及びそれによるハプロタイプについて糖尿病との関連を解析した。1型の候補auotoimmune regulatorに高頻度のSNP5種とミスセンス変異3種とを同定した。2型の候補では、resistinでSNP3種を同定したが、2型とは関連しなかった。FOXC2では、高頻度SNP3種と主要ハプロタイプ4種は2型と関連しなかったが、1種のミスセンスLeu303Met(+907C>A)は2型で多い傾向を認めた。
「日本詩紀」未収漢詩の集成

1東京、名古屋、金沢、福岡、熊本へ出張し、東京大学史料編纂所、東京国立博物館、真福寺文庫、等の所蔵資料の調査を行ない、合わせて近畿圏の叡山文庫、金剛寺、大谷大学、龍谷大学等において調査を行なった。2大阪大学附属図書館を通して、いくつかの大学、図書館の所蔵資料を複写によって入手した。3以上の調査によって収集した資料のうちから、『日本詩紀』の未収の平安漢詩資料多数を収集することができた。4既に活字化された資料についても、原本に直接当たって調査することによって、既刊資料の誤りを正すことに努めた。5以上によって収集した平安漢詩資料を、裏面に記した論文として発表した。
電磁気学的アプローチによる斜面崩壊予測:実斜面検証

本研究において(1)斜面における自然電位データ観測に適したシステムの開発,(2)地下の状態を可視化する自然電位トモグラフィー手法と雑音除去法の開発,(3)実斜面検証のための自然電位観測システムを徳島西井川に新設することを実現した.この結果水文学-地盤工学-電磁気学結合に関する新たな知見とin-situ条件でのデータ収録を開始することができた.これらの成果は国際誌・国内誌に10件(うち4件査読有)および国内外の学会に34件の研究発表として公表した.自然電位による降雨斜面崩壊監視・予測システム開発に関して実斜面応用に資する研究を行うために、(1)斜面における自然電位データ観測に適したシステムの開発、(2)地下の状態を可視化する手法の開発、(3)実斜面への自然電位観測システムの設置の3つの項目について重点的に研究を行った。具体的には(1)太陽電池駆動型高精度省電力小型マルチチャンネルデータ収録装置の開発、(2)自然電位トモグラフィーの開発、(3)徳島県三好市西井川斜面崩壊地への実斜面観測点設置である。(1)については商用電源および太陽電池駆動が可能で,無線によるデータ転送可能なシステムを開発に成功した。システムはGPS時計同期で最大48チャンネルの実斜面観測用の高精度マルチチャンネル遠隔データ収録システムで、地電位差や間隙水圧等が計測できる仕様となっている.(2)についてはシミュレーションと水槽実験実データへの応用により,計測した自然電位からの地下の電荷分布状態を推定することが可能となった。電荷分布状態から水位レベルの推定や、水流の推定も可能となった。ただし、測定電極の設置場所に制約があるため、再構成領域が限定される水槽実験への適用は可能であるが、実斜面であるin-situデータへの適用にはまだ改善が必要である。(3)については徳島・西井川の実斜面の電気探査やコアサンプリングによる予備調査を実施し、対象斜面において深さ3mにすべり面を同定し、同定した斜面に(1)で開発したシステム(安定した商用電源が使用可能であったため太陽電池駆動システムではない)を設置した(2012年12月)。電極は(2)のトモグラフィー検証ができるような配置(深度1mと2m)に設置し、観測を開始した。2013年3月現在、観測は順調に進んでいる。本研究において(1)斜面における自然電位データ観測に適したシステムの開発,(2)地下の状態を可視化する自然電位トモグラフィー手法と雑音除去法の開発,(3)実斜面検証のための自然電位観測システムを徳島西井川に新設することを実現した.この結果水文学-地盤工学-電磁気学結合に関する新たな知見とin-situ条件でのデータ収録を開始することができた.これらの成果は国際誌・国内誌に10件(うち4件査読有)および国内外の学会に34件の研究発表として公表した.本研究では水文学,地盤工学,地質学的,電磁気学的視点から崩壊前駆現象を整理・融合し,電磁気学的手法(自然電位法:能動的な手法で地表の2点間の電位差測定に基づく手法)による土砂災害軽減に資する簡易な斜面崩壊の監視・予測技術の調査研究を行う.具体的には室内水槽実験およびin-situ環境である実斜面において,(1)水文学ー地盤工学ー電磁気学結合に関する基礎データを蓄積,(2)自然電位トモグラフィーや雑音除去などデータ解析手法の開発,(3)解析結果の解釈と斜面崩壊プロセスの理解を進展,(4)電磁気学的手法による斜面崩壊の予測・監視システムのポテンシャルと問題点の把握,に関する調査研究を行う.平成23年度は実斜面計測用太陽電池駆動可能な省電力型マルチチャンネルデータ記録機器を開発と長期試験運用テストを実施した.1週間異常雨天が続いてもデータ収録システムとして機能し,また,天候回復後は正常に動作することも確認した.実際の設置の前に大容量データの通信テスト行う必要がある.また,水槽実験により,従来の斜面崩壊室内実験で観測された自然電位変動と動水勾配の関係を詳細に調査した.従来の斜面崩壊室内実験では、(1)導水勾配すなわち間隙水圧の時空間変動に伴う自然電位の変動、(2)すべり面付近での大きな自然電位差の出現、(3)崩壊20分前頃から発生するすべりbodyより下で検知される(1)では説明できないトランジェントな自然電位の変動、が検知されている。平成23年度の水槽実験を通して(1)の自然電位変動は地下水(間隙水圧)変動によって理論的に説明することができることがわかった.従って、(2)または(3)の自然電位変動が斜面崩壊の前兆現象として重要である可能性があると考えている.実斜面における観測データ収集が最大の目的であるが、徳島の候補地の地主は逝去されたため、交渉が滞った。そのため観測点設置が遅れている。新地主が決まり、交渉を再開したところである。水槽実験や計測装置の開発はほぼ順調に進んでいる。計測装置については、千葉大学で長期試験を実施しており問題なく動作しているため、土地交渉が終了次第観測機器の設置・実データの取得ができる状態にある。新年度早めに地主と契約し、観測を開始する予定である。時間効率を上げるため、設置は工事業者を利用する予定である。また、インドネシアの斜面崩壊地帯での実データ観測を開始することができたので、そのデータ解析結果も組入れて、本研究を推進していく予定である。新年度早めに地主と合意し、観測を開始する予定である。
非平衡・多分散な細胞内部における混み合いガラス的挙動の解明

私は細胞内の力学特性を決定する要因を明らかにすることを目指し、「高分子混み合いによる混み合いガラス的な挙動」と「力学的非平衡状態にある細胞内部の非熱的な駆動力の影響」に着目し実験的な研究を遂行した。本研究では、マイクロメートルサイズの粒子をプローブとして、レーザーを用いたマイクロレオロジー法を用いて力学特性を測定した。生きた細胞内部にプローブを撃ち込み、その揺らぎや応答を測定することで、細胞の内部の力学特性の測定を可能にした。細胞内部では力学駆動による激しい揺らぎが生じているため、粒子位置の正確な長時間計測や、激しく揺らぐ粒子に任意の外力を加えて応答を計測することは困難であった。細胞内部の性質を計測できないことは、細胞の振る舞いに不明な点が多く残る一つの原因となっている。我々は、生きた細胞の中に小さな粒子を撃ち込み、Feedback制御を用いて細胞質流動に伴う激しい粒子の動きに時々刻々追随することで、細胞内部の粒子の位置を常にナノメートル以下の精度で検出できるFeedbackマイクロレオロジー測定システムを開発した[Nishizawa 2017 Science advances]。細胞内部は様々な高分子や器官・コロイドでとても混み合っており、またモータータンパク質が生み出す力や代謝によって駆動された力学的に非平衡な状態にある。そのため、マイクロスケールで力学駆動された混み合い状態にある「生き物」のレオロジーは単純な「もの」とは異なっており、未だそのレオロジーが決定される物理的機構・要因に関しては不明な点が多い。本研究では、混み合いの影響と力学駆動の影響を調整した試料を作成し、そのレオロジーを比較検討することで、これら混み合い効果・力学駆動が細胞内部の非平衡なレオロジーに与える影響を明らかにした[Nishizawa 2017 Scientific reports]。29年度が最終年度であるため、記入しない。一般的に生きた細胞内部の生理濃度は約0.3g/mlであると知られており、細胞抽出液では生理濃度では粘性率が実質的に発散していることが分かった。実際に生きた細胞内部の動力学が凍結しているとは考えられず、細胞抽出液と生きた細胞内部には粘性率に大きな違いを生み出す何らかの要因があることが分かった。そこで昨年度は実際に生きた細胞内部の高分子濃度を変化させながら粘成率を測定した。さらに生きた細胞内の粘弾性を直接測定した。生きた細胞内の粘弾性を直接精度よく測定することは既存の手法では難しいので、まず細胞内部の測定手法を確立した。生きた細胞内部には自発的な力駆動があるため、細胞内部に撃ち込んだコロイド粒子はレーザーの集光点から大きく動き、その軌跡を長時間計測できない。そこで今回フィードバック制御を用い、粒子が動いた分だけ細胞が乗ったPiezoステージを戻すことで常に粒子をレーザーの集光点付近にある状態を実現し、長時間の安定した測定が可能となった。生きた細胞内の粘弾性測定は、細胞周りの培養液の浸透圧を変化させることで細胞内部の高分子濃度を変化させながら、混み合い濃度変化に伴う粘性率変化を測定した。生きた細胞内部の結果は粘性率が濃度に対して指数関数的に増加することが分かった。この結果からもやはり細胞内部では粘性率が発散することなく流動性を有した状態であることが分かった。また生きた細胞内部の結果は低濃度領域の細胞抽出液の結果とは連続的に見え、高濃度になった際に“モノ"である細胞抽出液と“生きている"細胞内部で粘性率に違いがあらわれるのではないかと示唆される。現在私はこの胞抽出液と生きた細胞内部の粘性率の違いを生み出す要因として、細胞内部の非熱的な力学駆動にあるのではないかと考え研究を進めている。昨年度は本格的に実際に生きた細胞を用いた初年度の研究であったが、新しい結果も得られた。本年度からは測定にも慣れさらに結果が得られることが期待でき、研究はおおむね順調に進展しているといえる。成分の高分子コロイドからなる3種類の細胞抽出液(原核細胞である大腸菌、真核細胞であるHeLa細胞とカエルの卵)について濃度を変化させながら粘性率を測定すると、全ての試料において、濃度増加に伴う粘性率の急激な上昇が観察され、細胞内部の生理的な濃度(300mg/ml)よりも低濃度で抽出液の粘性率は発散することがわかった。次に生きた細胞内部の高分子濃度を変化させながら粘成率を測定した。これらの結果のガラス的な性質を理解するためにガラス転移点の濃度を1として粘性率の増加挙動をスケールした。生きた細胞内部では粘性率が指数的に増加しておりStrongガラス的(Arrhenius)な振る舞いをすることが分かった。一方、細胞抽出液ではガラス転移点近傍で指数関数よりも急激に粘性率が増加しておりFragileガラス的(Super-Arrhenius)な振る舞いをすることがわかった。ここまでの研究で示唆されてきた、細胞内部の非熱的な力学駆動が生きた細胞内部と細胞抽出液の粘性率の違いを生み出すのではないかという予測を明らかにすることを試みた。処理をしていないHeLa細胞とエネルギーを枯渇させた細胞内部の粘弾性を測定比較した。細胞内部では、ATPを分解することでエネルギーを取り出し、またADPとリン酸を結合させエネルギーを蓄えている。そこで今回、ADPとリン酸を結合できずエネルギーを蓄えられないようにし、エネルギーを枯渇させた細胞内部を用意した(ATP depletion)。ATPが枯渇した細胞内部では非常に弾性的な振る舞いを持つようになることがわかった。

細胞内部での非熱的な力が細胞内部の混み合った高分子を駆動し粘弾性を低下させている(Shear thinning)のではないかという予測を補強する結果が得られた。私は細胞内の分子混み合い状態がガラス化の機構を介して粘弾性に与える効果を究明することを目指している。これまでは主に細胞から抽出した試料(細胞抽出液)を用いた実験的な研究を遂行していた。現在は実際に生きている細胞内部の力学環境を調べることができる新たな計測装置を開発して研究を進めることができ、生きた細胞内部の新たな結果も得られてきた。細胞抽出液は力学的平衡状態にある“モノ"であるのに対し、生きた細胞内部は非熱的な力に駆動された非平衡状態になっている。この非平衡状態下での物理現象は近年非常に注目されている分野である。特に実験的に平衡状態と非平衡状態を比較し定量的に遂行された研究は少なく、力学駆動の有無が大きな力学特性の違いを生み出す本研究は、非平衡物理学・ガラスの分野でも重要な役割を担うことが期待できる。実験的研究に関しては既に国内外の学会でも注目される成果をあげ、複数の論文を権威ある学術誌にそれぞれ投稿している。現在は好意的な査読結果を得て現在再投稿準備中である。また当初から予定していた理論的・数値的解析も開始している。実験的な研究に現在まで重きを置いて遂行してきたが、それにより新たに得られた成果により、理論的・数値的解析と組み合わせることで新たな発見が期待できる状況にあり、来年以降に理論的な結果も出していくことを目指している。したがって現在までの進捗状況はおおむね順調であるといえる。さらにこれまで物理的な興味で研究を遂行してきたが、様々な生物分野よりの学会でも高い評価を受けている。生きた細胞内部の測定を安定して行えるようになり、様々な条件の細胞のデータを測定可能になってきており、来年度以降に生物・医学分野においても、これまで少なかった物理の知識・測定技術を用いた定量的な測定という切り口から、大きな貢献ができることを目指す。私は細胞内の力学特性を決定する要因を明らかにすることを目指し、「高分子混み合いによる混み合いガラス的な挙動」と「力学的非平衡状態にある細胞内部の非熱的な駆動力の影響」に着目し実験的な研究を遂行した。本研究では、マイクロメートルサイズの粒子をプローブとして、レーザーを用いたマイクロレオロジー法を用いて力学特性を測定した。生きた細胞内部にプローブを撃ち込み、その揺らぎや応答を測定することで、細胞の内部の力学特性の測定を可能にした。細胞内部では力学駆動による激しい揺らぎが生じているため、粒子位置の正確な長時間計測や、激しく揺らぐ粒子に任意の外力を加えて応答を計測することは困難であった。細胞内部の性質を計測できないことは、細胞の振る舞いに不明な点が多く残る一つの原因となっている。
各種抗癌剤の気管支吻合部創傷治癒に及ぼす影響に関する実験的研究

【目的】肺癌症例に対し術前に化学療法が近年次第におこなわれるようになったが、抗癌剤の気管支形成術吻合部における創傷治癒に及ぼす影響については現在のところ報告されていない。今回我々はこれらのことを明かにするためラットを用いて実験的検討を行った。平成6年度は抗癌剤の単剤投与、平成7年度は多剤併用療法について検討し、平成8年度は創傷治癒遅延の原因解明に関する検討を行った。【結果】吻合部の創傷治癒の評価は、抗張力としてBursting Pressure(BP)を測定、また組織中のコラーゲンの指標となるHydroxyproline(HP)の含有量及び免疫染色による病理組織学的検討で行った。単剤投与群ではCDDP、ADMにおいては全く創傷治癒遅延見られず、CPA投与群の術前期間が3日の群のみにみられ、また多剤併用群においてはPVP療法(CDDP+VP16)には変化は見られなかったがCAV療法(CPA+ADM+VCR)群の術前期間が3日の群のみにみられた。何れの投与群にも術前期間が7日の群では遅延は見られず、一定の回復期間があれば治癒に影響がないことが証明された。また、白血球減少の激しいCPA,CAV投与群においてのみ術前期間が3日の場合に遅延が見られ、組織学的にも細胞浸潤、特にマクロファージの浸潤が少ないことから、白血球減少特に単球減少が創傷治癒遅延に関係すると考えた。これらを証明するために平成8年、各種モノクロナール抗体を投与し単球及びTリンパ球を抑制したモデルを作成した。その結果、単球を抑制した群では創傷治癒は著しく抑制され、マクロファージの浸潤が少ないCPA,CAV投与群は当然治癒の遅延が出現すると考えられた。【結語】術前化学療法は一定の期間をおけば気管支吻合部創傷治癒に影響を及ぼさない。期間が短い場合では白血球減少、特に単球の減少は大きな危険因子である。今回我々はこれらのことを明かにするための実験的検討を行った。【方法】8週齢のWister ratにそれぞれCDDP 6mg/kg,ADM 6mg/kgを尾静脈より静注し、抗癌剤投与4週間後に全麻下で皮切を4cm、左第四肋間で開胸し、左主気管支を切断、8-0 prolineで端々吻合する手術を行った。術後7日目と28日目にそれぞれ犠牲死させた。気管より50ml/hrの速度で生食を注入、左主気管支の吻合部より末梢と右主気管支をクランプしburstingpressureを測定、またHydroxyprolinの定量及び病理組織学的検討を行い、吻合部の創傷治癒の評価を行った。対照群はChemotherapy非施行で同様の気管支吻合をおこなったものとした。burstingpressureは、対照群が術後7日目で平均766mHgと正常の気管支耐圧とほぼ同等またはそれ以上を示し、ADM投与群の術後7日目も平均890mHgと治癒は良好であった。一方CDDP投与群では平均651mHgとやや低下傾向がみられたが、術後28日目には平均917mHgと上昇を示していた。気管支吻合部のHydroxyprolin量は術後7日目を比較すると気管支乾燥重量

1mgあたり対照群は平均180nmol/mg、ADM群173nmol/mg、CDDP群185nmol/mgとほとんど差を認めなかった。【結論】術後7日目でCDDP投与群に軽度創傷治癒の遅延が認められたが、縫合不全の原因となるほどとは言えず、抗癌剤投与後4週間を経て手術を行った場合、抗癌剤の気管支吻合部創傷治癒に対する影響はほとんどないと考えられた。【目的】肺癌症例に対し術前に化学療法が近年次第におこなわれるようになったが、抗癌剤の気管支形成術吻合部における創傷治癒に及ぼす影響については現在のところ報告されていない。平成6年度CDDP,ADM,CPAの術前単独投与群において検討を行ってきたが、CPA投与群において術語3日目に有意な創傷治癒の遅延を確認した。平成7年度は抗癌剤多剤併用群において検討を行った。【方法】8週齢の雄性Wistar ratにLD10の用量でCAV療法(CPA92mg/kg,ADM3.68mg/kg,VCR0.092mg/kg)、PVP療法(CDDP5mg/kg,VP-16 6mg/kg×3days)施行し、抗癌剤投与3およひ7日後に全麻下で皮切を4cm、左第四肋間で開胸し、左主気管支を切断し、8-0prolineで端々吻合する手術を行う。術後3日目、5日目、7日目に犠牲死させ、吻合部創傷治癒障害の程度を検討する。気管支の抗張力の測定として気管より50ml/hrの速度で生食を注入、左主気管支の吻合部より末梢と右主気管支をクランプしburstingpressureを測定、また吻合部組織のコラーゲン量の指標となるHydroxyprolin定量及び病理組織学的検討を行い、吻合部の創傷治癒の評価を行う。対照群はChemotherapy非施行で同様の気管支吻合をおこなったものとする。【結果】CAV投与群の3日後に手術を行った群の術後5日目においてbursting pressure及びHydroxyprolinは、対照群とほとんど差はなっかった。その他の群においてはまだ検討中である。【目的】我々はこれまでに術前化学療法による白血球数の減少が気管支形成術における吻合部創傷治癒の遅延につながることを報告してきた。今回は中でもマクロファージとTリンパ球の創傷治癒に及ぼす影響を実験的に検討したので報告する。【対象および方法】8週齢の雄性Wistar ratを3群に分け、A群(n=5)術前2日前と術後1日目にウサギ抗ラットマクロファージ抗体0.5ml i.pし、術後に単球の遊走能を阻害する抗ラットMonocy te Chemotactant Protein-1抗体を1mg/kg連日i.v、B群(n=5)術前後2日目に抗ラットCD4,DC8抗体を10mg/kgずつそれぞれi.v、C群(n=5)をcontrol群とした。手術は全麻下に左主気管支を切断、8-0 prolineの連続縫合による端々吻合を行った。術後3,5,7日目に犠牲死させ、抗張力としてBursting Pressure(BP)を測定、また組織中のコラーゲンの指標となるHydroxyprolin(HP)の含有量及び免疫染色による病理組織学的検討を行い、吻合部の創傷治癒の評価を行った。【結果】末梢血ではA群の単球は、術後3日目で対照群の平均45%まで減少したがその後次第に回復した。また組織学的にも術後3日までは単球の創への浸潤は強く抑制されたがその後次第に増加した。B群のCD
地震時における固結砂の力学特性と斜面安定性の評価法に関する研究

平成16年新潟県中越地震では,多くの地すべりが砂質泥岩のような弱く固結した砂質土斜面で発生した。これは砂粒子間に形成された固結力が地震中に損失したことにより起こったものと考えられる。本研究では,この挙動を実験的に再現するために,繰返しリングせん断試験機を開発し,固結した砂の動的力学特性を調べた。その結果,地震時の斜面安定性はすべり面の応力状態と定常状態強度線を基に評価できることを示した。平成16年新潟県中越地震では、泥岩と互層をなす砂質土層が大規模に崩壊し、多大な人的・物的被害が生じた。崩壊メカニズムとして、固結力が効いて安定している砂が、地震動に伴うせん断によって固結力を失い強度低下して、大規模な崩壊に至ったものと考える。本研究では、地震時の様な急速載荷や繰返し載荷を受けたときの砂および固結砂の挙動・強度特性を解明し、地震時の斜面安定性の評価法を開発することを目的とする。平成20年度は、中越地震での地すべり地(寺野、東竹沢)より採取した砂を用いて、まずは固結力の無い乾燥状態で、せん断速度を0.120mm/minの範囲で変化させたリングせん断試験を行い、定常状態に至るまでのせん断特性について相対密度、垂直応力レベルの観点から検討した。また、今回のデータを正規圧密粘土、密詰め・緩詰めの標準砂および破砕性砂のデータと比較し、粘土と砂のせん断速度依存性の違いについて考察した。次いで、上記のリングせん断試験の終了後、定圧・定体積条件において繰返し載荷ができるように現有のリングせん断試験装置を改造した。本年度の成果を以下に要約する。1)密詰めの寺野の場合、定常状態せん断強度はせん断速度に関わらず一定であった。2)密詰めの東竹沢の場合、ピーク時および定常状態せん断強度はせん断速度に関わらず一定であった。3)東竹沢の定常状態強度は、いずれのせん断速度においても、寺野より高い値であった。4)密詰めの乾燥砂の定常状態強度にはせん断速度依存性がほとんどみられなかった。5)ある速度領域では速度効果によって粘性土の方が砂質土よりも高い強度を示すときがある。本年度は、固結した土の繰返しせん断強度特性を明らかにすることを目的とした、体積条件での応力制御方式の繰返しせん断が可能となるリングせん断試験装置の改造を完了させた。本装置は、既設の定体積・定圧兼用リングせん断試験装置に、空圧サーボ制御された2基のベロフラムシリンダーを増設し、繰返し載荷試験用に新たにシステム化したものである。試験システムとしては、上記の制御ユニットとともに、動ひずみデータロガーおよびデータ記録用パソコンから構成される。動ひずみデータロガーでは垂直応力、せん断応力、周面摩擦力、垂直変位、せん断変位が計測され、パソコンに記録される。繰返し載荷としては、ベロフラムシリンダーから延びたワイヤーが、リングせん断容器の下盤を一周して、もう片方のベロフラムシリンダーに接続され、空圧サーボ弁を通じて片方のベロフラムシリンダーの空圧を増減させることにより行われる。それにより、供試体は、同容器の下盤に回転トルクが円周方向に交互に反転作用することにより、繰返しせん断される仕組みとなっている。その他の装置の仕様としては周波数領域が0.0019.9Hz、ベロフラムシリンダーの軸可動範囲が±75mmとした。次に、ダミー供試体を用いて試験方法の検討を行った。試験条件としては垂直応力98kPa、周波0.5Hzとした。一連の試験結果として、繰返しせん断力とせん断変位の関係から、ダミー供試体に対してほぼ一様な繰返しせん断力を作用させ、ほぼ同じせん断変位振幅を生じさせることができ、本試験システムにおいて所要の繰返し載荷が再現されることを確認した。この他に、地すべり地で採取した砂質粘性土に対して圧密定圧リングせん断試験および繰返し一面せん断試験を行い、静的な残留状態せん断強さを求めた。これらのデータは次年度の基礎データとした。新潟県中越地震では,砂質泥岩斜面で地すべりが発生し,甚大な被害が生じた.これは,砂質泥岩や砂岩のような弱く固結した砂が地震動による繰返しせん断によって破壊し,その後の急速せん断によって固結力(セメンテーション)を喪失し,著しく強度低下したためと考えられる.そこで,本研究では,開発した繰返し載荷定体積リングせん断試験装置を用いて,固結力を再現した砂の繰返しせん断強さや大変形状態に至るまでのせん断特性などを詳細に検討した.本研究から得られた主要な結果は以下のとおりである.1)寺野および東竹沢の密詰め乾燥砂および固結のない豊浦調整砂の定常状態せん断強さは0.120mm/minの範囲におけるせん断速度の影響をほとんど受けない.

2)一方,固結した豊浦調整砂の定常状態せん断強さはせん断速度の段階的な増加に伴い減少し,最終的には固結のない砂の値に近づく.3)密詰めの寺野の場合,垂直応力が392kPa以上,せん断速度が10mm/min以上の条件でせん断中に粒子破砕が生じて細粒分が増加する.4)豊浦砂,非固結および固結豊浦調整砂の各試料において,初期垂直応力が98294kPaの範囲で実施した非排水繰返しせん断時の応力経路が,同一試料に対して別途実施した圧密定圧リングせん断試験から得られた定常状態せん断強度線に達して,繰返しせん断破壊が生じた.5)これより,固結供試体の強度線に接するような応力状態を生じる地震動によって,砂質斜面で地すべりが発生したと推定される.以上のことから,固結力を有する砂質土からなる斜面の地震時安定性は,固結力を保持する乱さない砂試料のせん断強度線と地震時の有効応力状態に基づいて評価することが可能である.
ペルム紀末大量絶滅からの表層環境と生態系の回復過程の解明

中生代三畳-ジュラ系遠洋性層状チャートの層厚変動がミランコビッチサイクルと呼ばれる地球軌道要素変動に伴う日射量分布変動を反映した事を明らかにした(Ikeda et al., 2010a EPSL : 2010b ESF).今年度は,ミランコビッチサイクルが層状チャートの堆積リズムに反映されたメカニズムを解明するため,チャート・頁岩単層単位で連続的に元素分析を行い,層厚変動の要因を検討した.その結果,チャート層厚は生物源シリカの埋没速度を反映したことを明らかにした.さらに,層状チャート中の生物源シリカの全球的な堆積速度を推定した.その結果,現在の全海洋に堆積する生物源シリカの堆積速度と同程度から倍以上にも相当した.海洋に堆積する生物源シリカは溶存シリカの主要シンクであるため,この結果から,中生代以前においては層状チャートが海洋の溶存シリカの主要シンクであることを示した.一方,海洋の溶存シリカの主要ソースは陸域のケイ酸塩風化速度変動であるため,これが層状チャート中の生物源シリカの埋没速度の変動要因であった可能性を示唆した.天文学的周期におけるケイ酸塩風化速度変動は夏モンスーンに駆動されることが気候モデル(Kutzbuch,1994,2008)により示されている.これらのことから,天文学的周期における夏モンスーン強度変動でケイ酸塩風化速度が変動し,海洋への溶存シリカの供給量が変動した結果,層状チャートとして堆積する生物源シリカの埋没速度が変動し,層状チャートの堆積リズムが形成されたというモデルを提唱した.このモデルをペルム紀末大量絶滅からの回復過程にあたる下部-中部三畳系に適用した。その結果,前期三畳紀の生物源シリカの埋没速度は異常に高く,その後,中期三畳紀にかけて減少したことから,回復過程において陸域ケイ酸塩風化速度が徐々に弱まった可能性を示した.さらに,地層の周期を年代目盛としてサイクル層序を構築すると共に,長周期日射量変動と古環境変動,生物多様性変動との関連性の検討,およびその日射量変動の周期変調から太陽系惑星運動のカオス的挙動の意義について研究している.申請時には,ペルム紀末からの大量絶滅のみを研究対象としていた.一方,その研究成果を基礎として,古環境変動解読における重要要素である,天文学的周期による高解像度年代軸の確立法と物質循環収支の定量的解析法を確立しつつある.現在,ペルム紀末からジュラ紀前期までの6500万年以上の古環境変動の解析を行い,様々な成果を挙げている.そのため,当初の計画以上に進展している,と評価した.今後は,これまでに確立した上述の研究手法に加え,地球化学的な手法を取り入れる予定である.特にこれまで,物質収支の主要シンクである遠洋堆積層の研究が主体であったため,今後は主要ソースである陸成層のケイ酸塩風化速度の定量推定を試みる.これにより,地球史を通して様々な物質の収支の変動を解析し,表層環境変動のダイナミクスを解読する.一方,地域差を考慮するには,1地点の地質記録のみでなく,世界各地の地質調査に基づく,グローバルな物質収支を解明する必要がある.そこで,これまでの研究で交流してきた各国の研究者と協力して,地質調査を行い,各地の地質記録を分析・解析して物質循環の視点から読み解く予定である.本研究は地球表層システムの進化と変動を解明するため,顕生代最大規模の絶滅事変であるペルム紀末大量絶滅およびその回復過程における表層環境と生態系のシステムダイナミクスを解明することを目的としている.これまで下部-中部三畳系遠洋性層状チャートの完全連続岩相層序を確立し,その堆積リズムがミランコビッチサイクル起源であることを初めて認定した(Earth and Planetary ScienceLettersに投稿中).さらに360万年の長周期ミランコビッチサイクルが放散虫多様性や絶滅の直接要因である海洋無酸素事変の駆動力となった可能性を指摘した.そして,それらのメカニズムとしてモンスーンがミランコビッチサイクルを増幅させたとするメガモンスーン仮説を提唱している.そこで,平成21年度は美濃帯犬山地域中部三畳系層状チャートの完全連続岩石採集を行い,XRFなどによる化学分析によって,メガモンスーン仮説を検証している.また層状チャートの完全連続岩相層序をジュラ系までのばし,さらなるメガモンスーン仮説の検証として,北米Newark盆地三畳系-ジュラ系陸成層と長周期ミランコビッチサイクルによる層序対比を試みた.三畳-ジュラ系遠洋性層状チャートの堆積リズムがミランコビッチサイクルと呼ばれる地球軌道要素変動に伴う日射量分布変動を反映した事を明らかにした(Ikeda et al., 2010a EPSL : Ikeda et al., 2010b ESF).さらに,この堆積リズムを年代目盛としてサイクル層序を構築すると共に,長周期日射量変動と古環境変動,生物多様性変動との関連性の検討,およびその日射量変動の周期変調から太陽系惑星運動のカオス的挙動の意義について研究している.特に本年は,サイクル層序学的手法をペルム紀末大量絶滅からの回復過程にあたる下部三畳系に適用した.

この時代は,堆積物中のシリカの割合が減少するため,Chert Gapと呼ばれていた.しかし,炭素同位体比-化石層序により年代層序を確立した結果,下部三畳系の堆積速度は増加しており(Sakuma et al., Island arc in review),さらに,サイクル層序の結果,シリカ堆積速度は増加していたが,陸源砕屑物堆積速度がさらに増加していたため,見かけのシリカの割合が減少したに過ぎなかったということを明らかにした.また,ミランコビッチサイクルが層状チャートの堆積リズムに反映されたメカニズムとして,夏モンスーンがミランコビッチサイクルを増幅させたとするメガモンスーン仮説を立てた.この仮説を検証すべくチャート・頁岩単層単位で連続的な化学分析を行うと供に,コロンビア大学Lamont-Doherty地球観測研究所のPaul Olsen教授と共同研究で層状チャートの堆積リズムと同時代の北米Newark超層群湖成層の湖水位変動と比較した.その結果,チャートは頁岩より化学風化度が高く,湿潤環境で堆積していたと考えられ,またチャートが厚い時期に湖の水位が高くなる傾向が見られた.これらの結果は,メガモンスーン仮説と調和的であった.中生代三畳-ジュラ系遠洋性層状チャートの層厚変動がミランコビッチサイクルと呼ばれる地球軌道要素変動に伴う日射量分布変動を反映した事を明らかにした(Ikeda et al., 2010a EPSL : 2010b ESF).今年度は,ミランコビッチサイクルが層状チャートの堆積リズムに反映されたメカニズムを解明するため,チャート・頁岩単層単位で連続的に元素分析を行い,層厚変動の要因を検討した.その結果,チャート層厚は生物源シリカの埋没速度を反映したことを明らかにした.さらに,層状チャート中の生物源シリカの全球的な堆積速度を推定した.その結果,現在の全海洋に堆積する生物源シリカの堆積速度と同程度から倍以上にも相当した.海洋に堆積する生物源シリカは溶存シリカの主要シンクであるため,この結果から,中生代以前においては層状チャートが海洋の溶存シリカの主要シンクであることを示した.一方,海洋の溶存シリカの主要ソースは陸域のケイ酸塩風化速度変動であるため,これが層状チャート中の生物源シリカの埋没速度の変動要因であった可能性を示唆した.天文学的周期におけるケイ酸塩風化速度変動は夏モンスーンに駆動されることが気候モデル(Kutzbuch,1994,2008)により示されている.これらのことから,天文学的周期における夏モンスーン強度変動でケイ酸塩風化速度が変動し,海洋への溶存シリカの供給量が変動した結果,層状チャートとして堆積する生物源シリカの埋没速度が変動し,層状チャートの堆積リズムが形成されたというモデルを提唱した.このモデルをペルム紀末大量絶滅からの回復過程にあたる下部-中部三畳系に適用した。その結果,前期三畳紀の生物源シリカの埋没速度は異常に高く,その後,中期三畳紀にかけて減少したことから,回復過程において陸域ケイ酸塩風化速度が徐々に弱まった可能性を示した.さらに,地層の周期を年代目盛としてサイクル層序を構築すると共に,長周期日射量変動と古環境変動,生物多様性変動との関連性の検討,およびその日射量変動の周期変調から太陽系惑星運動のカオス的挙動の意義について研究している.申請時には,ペルム紀末からの大量絶滅のみを研究対象としていた.一方,その研究成果を基礎として,古環境変動解読における重要要素である,天文学的周期による高解像度年代軸の確立法と物質循環収支の定量的解析法を確立しつつある.現在,ペルム紀末からジュラ紀前期までの6500万年以上の古環境変動の解析を行い,様々な成果を挙げている.そのため,当初の計画以上に進展している,と評価した.