hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海底熱水系における海水-岩石相互作用のグローバル物質循環に与える影響に関する研究

本研究によって得られた主な成果は以下の通りである。(1)背孤海盆熱水系における炭酸塩鉱物の地球化学的生物(産状;化学組成、同位体組成等)が明らかになった。炭酸塩化物の生成が海洋環境、大気環境医に大きな影響を与えることが示唆される。(2)背孤海盆-島孤系からの熱水中の二酸化炭素濃度は、海嶺からの熱水中の二酸化炭素濃度よりもかなり大きい。(3)背孤海盆-島孤系からの熱水、火山ガスによる二酸化炭素フラックスは海嶺からのフラックスに比べてかなり大きい。(4)背孤海盆-島孤からの熱水、火山ガスによる二酸化炭素フラックスを入れたグローバル炭素循環に関するシミュレーションを行った。その結果、新生代前期、中期における温暖化はこれらのフラックスによるという結果が得られた。この結果は、他の地盤学的、地球科学的データ(酸素同位体組成、希土類組成、火成活動、熱水活動の時期等)と矛盾がない。しかしながら、中期中新世(1500万年前)から現在にかけての寒冷化はシミュレーションでは説明できない。第三紀環境変動に関する地質学的・地球化学的データをまとめ,環境変動の特徴を明らかにした。特に,この環境変動に対する熱水・大成活動により脱ガスされる二酸化炭素の影響について考えた。第三紀はじめから現在にかけ,大きくみると気温は低下する。しかし,第三紀はじめおよび中期中新世に温暖化し,それ以降,急激に寒冷化した。第三紀はじめおよび中期中新世には島弧・背弧海盆での熱水・大成活動が盛んになったことによるCO_2の大気-海洋系への流入がこの温暖化の原因と考えられる。その後の寒冷化については,熱水・火成活動の衰退,海流の変化,ヒマラヤの隆起による風化の増大が原因と考えられている。以上の地質学的・地球化学的データからの定性的推定を裏付けるために,CO_2に関するグローバル循環シミュレーションを行っている。その結果,以上の考えを大まかに指示する結果が得られている。しかし,第四紀から現在にかけての寒冷化については,熱水・火成活動の影響では説明できない。これについては,南極氷床の発達によるアルベドの効果が主要因と考えられるが,今後も定量的考察を必要とする。環境変動の原因として,熱水・大成活動以外に,隆起・侵食,大陸面積,海流パターン,アルベド,生物活動などが考えられ,これらの複合的な相互作用により環境変動が決められる。今後は,これらの相互作用を考慮し,各時代における環境変動の主要因を地質学的・地球化学的データおよびコンピュータシミュレーションを組み合わせて明らかにしていく必要がある。本研究によって得られた重要な成果として以下があげられる。(1)背弧海盆熱水系における炭酸塩鉱物の地球化学的性質(産状、化学組成、同位体組成等)が明らかになった。このことより、炭酸塩鉱物の生成が海洋環境、大気環境に大きな影響を与えることが示唆される。(2)背弧海盆-島弧系からの熱水中の二酸化炭素濃度は、海巌からの熱水中の二酸化炭素濃度よりもかなり大きい。(3)背弧海盆-島弧系からの熱水火山ガスによる二酸化炭素フラックスは、海巌からのフラックスに比べてかなり大きい。(4)背弧海盆-島弧系からの熱水、火山ガスによる二酸化炭素フラックスを入れたグローバル炭素循環に関するシミュレーションを行った。その結果、新生代前期、中期における温暖化は、これらのフラックスによるという結果が得られた。この結果は、他の地質学的、地球化学的データ(酸素同位体、希工類、火成活動、熱水活動の時期等)と矛盾がない。しかしながら、中期中新世から現在にかけての寒冷化はシミュレーションでは説明できない。
「in vivo光クロスリンク法」を用いた膜タンパク質間相互作用の網羅的解析

GPCRを始めとする膜タンパク質間の細胞内での相互作用を「in vivo光クロスリンク法」によって調べた.GPCR活性調節因子RAMP1の細胞外ドメインの適切な箇所にクロスリンカーとして働く非天然型アミノ酸を導入することで,GPCRの1種であるカルシトニン受容体様受容体と架橋を形成させることに成功した.また,異なるGPCRであるカルシトニン受容体とも同様の位置で架橋を形成したことから,RAMP1がこれら受容体に対して同様の相互作用様式を以て結合することが明らかとなった.GPCRを始めとする膜タンパク質間の細胞内での相互作用を「in vivo光クロスリンク法」によって調べた.GPCR活性調節因子RAMP1の細胞外ドメインの適切な箇所にクロスリンカーとして働く非天然型アミノ酸を導入することで,GPCRの1種であるカルシトニン受容体様受容体と架橋を形成させることに成功した.また,異なるGPCRであるカルシトニン受容体とも同様の位置で架橋を形成したことから,RAMP1がこれら受容体に対して同様の相互作用様式を以て結合することが明らかとなった.本研究は, Gタンパク質共役型受容体(GPCR)など創薬のターゲットとなる膜タンパク質を研究対象とし,それらが相互作用する膜タンパク質を「in vivo光クロスリンク法」を用いて網羅的に同定することで,複合体としての機能を理解するための基盤となるデータを収集することを目的としている.申請者らが開発した「in vivo光クロスリンク法」は,クロスリンカーとして働く「非天然型アミノ酸」を生細胞中で研究対象とするタンパク質に対して部位特畢的に導入し,細胞に光を照射することによって相互作用しているタンパク質との間に架橋を形成させる方法である.さらに,安定化した複合体を細胞より抽出・精製し,その構成成分を質量分析により同定することで,細胞内で実際に生じていたタンパク質問相互作用を知ることができる.本研究の研究対象としては,ある種のGPCRの機能を修飾する膜タンパク質であるRAMP1を選択した.この手法では,クロスリンカーをタンパク質間の相互作用表面に導入することが鍵となるが, RAMP1とGPCRの相互作用表面は明確にはわかっていない.そこで, RAMP1の細胞外ドメイン中の様々な箇所にクロスリンカーを導入した変異体を作製し,それぞれの変異体について既知の相互作用因子であるカルシトニン受容体様受容体(CRLR)と架橋が形成されるかどうかを調べた.その結果,効率よく架橋が形成される数種類の変異体を得た.また,クロスリンカーの導入箇所と架橋の形成効率を照らし合わせることによって,両者の相互作用表面についての情報を得ることができた.さらに,細胞内に発現しているCRLR以外の未知のタンパク質との間にも架橋が形成されることが示唆されたので,これら複合体を単離し,構成成分を調べることによって, RAMP1が細胞内で相互作用している膜タンパク質群が明らかになると考えられる.今年度は、研究対象として踏MP1を選択し、RAMP1と相互作用する膜タンパク質群を「in vivo光クロスリンク法」を用いて同定することを試みた。受容体活性調節タンパク質(RAMP)ファミリーは、カルシトニン受容体(CTR)やカルシトニン受容体様受容体(CRLR)を始めとするGPCR群と相互作用し、それらの細胞表面への移行及びリガンド特異性を決定する因子群である。RAMPと相互作用するGPCRはCTR、CRLRを含め数種類のみが知られている。前年度までに、RAMP1の細胞外ドメイン上の様々な箇所にクロスリンカーとして働く非天然型アミノ酸であるパラベンゾイルフェニルアラニンを導入した変異体を作製し、既知のターゲットであるカルシトニン受容体様受容体(CRLR)との間に架橋が形成されるかどうかを指標にして、クロスリンカーの適切な導入位置を決定することに成功していた。今年度は、まず、クロスリンカーを導入したこれらのRAMP1変異体が他のGPCRと架橋するかどうかを調べた。しかし、CTRを始めとする他のGPCR群との架橋の形成は見られなかった。そこで、クロスリンカーの導入箇所をより幅広く選択するとともに、クロスリンカーの種類をジアジリン基を含むものに変更してさらなる検討を行ったところ、CRLR及びCTRと架橋しうる変異体を得ることに成功した。この結果は、RAMP1がC趾R、CTRに対して同じ相互作用様式で結合することを示すものである。膜タンパク質問の相互作用解析は通常困難であるが、本研究では、生きた細胞中で膜タンパク質複合体を部位特異的に架橋、安定化して単離することで解析可能にし、RAMP1とCRLR, CTRが直接相互作用していることを示すことができた。
無意味動作模倣検査の採点法学習ビデオの開発-アルツハイマー病早期発見法の標準化

認知症を引き起こす原因疾患の第一位は,アルツハイマー病である.今のところ,アルツハイマー病の根本的な治療法は確立されていない.しかし,早期から薬物的・心理社会的介入を行うことがかなえば,病の進行を緩やかに保つ可能性がある.そのため,アルツハイマー病をできるだけ早い段階から,確実かつ簡便にスクリーニングする方法が必要とされている.研究代表者のこれまでの研究から,検査者が提示した無意味な動作パタンを観察しながら,自らの身体で再構成する課題である「無意味動作模倣検査」が,ごく早期のアルツハイマー病患者を健常高齢者から判別するために有効であると示唆されている.しかし,無意味動作模倣検査の臨床応用を目指す上では,複数の検査者が統一した基準で検査を施行し採点する手順を確立すること,すなわち検査法の標準化が求められる.そこで,アルツハイマー病の早期発見に寄与する新検査「無意味動作模倣検査」の標準化に向けて,その採点法に関する研究を行った.具体的には,健常高齢者,健常若年者,アルツハイマー病患者に無意味動作の模倣検査を施行し,その反応をビデオ撮影した.そして,撮影された映像を分析することを通して,アルツハイマー病の早期発見に寄与する誤反応の表出パタンを記述し,採点の観点を明確化した.本年度研究によって,アルツハイマー病で誤反応を生起しやすい動作パタンが明らかになった.さらに,明らかにされた有用な動作パタンに的を絞った採点訓練を行う学習プログラムを試作し,プログラムの有効性評価実験を行うところまでを申請年度内に遂行した.認知症を引き起こす原因疾患の第一位は,アルツハイマー病である.今のところ,アルツハイマー病の根本的な治療法は確立されていない.しかし,早期から薬物的・心理社会的介入を行うことがかなえば,病の進行を緩やかに保つ可能性がある.そのため,アルツハイマー病をできるだけ早い段階から,確実かつ簡便にスクリーニングする方法が必要とされている.研究代表者のこれまでの研究から,検査者が提示した無意味な動作パタンを観察しながら,自らの身体で再構成する課題である「無意味動作模倣検査」が,ごく早期のアルツハイマー病患者を健常高齢者から判別するために有効であると示唆されている.しかし,無意味動作模倣検査の臨床応用を目指す上では,複数の検査者が統一した基準で検査を施行し採点する手順を確立すること,すなわち検査法の標準化が求められる.そこで,アルツハイマー病の早期発見に寄与する新検査「無意味動作模倣検査」の標準化に向けて,その採点法に関する研究を行った.具体的には,健常高齢者,健常若年者,アルツハイマー病患者に無意味動作の模倣検査を施行し,その反応をビデオ撮影した.そして,撮影された映像を分析することを通して,アルツハイマー病の早期発見に寄与する誤反応の表出パタンを記述し,採点の観点を明確化した.本年度研究によって,アルツハイマー病で誤反応を生起しやすい動作パタンが明らかになった.さらに,明らかにされた有用な動作パタンに的を絞った採点訓練を行う学習プログラムを試作し,プログラムの有効性評価実験を行うところまでを申請年度内に遂行した.
近代中国における「科学」の構造――孫文をめぐる知的ネットワークの解析

本年度の最大の実績は、孫文の科学思想に関する拙著『科学の人・孫文』(勁草書房、2014年)の中国語版を社会科学文献出版社(北京)から出版したことである。2016年は孫文生誕150周年にあたり、中国大陸、台湾をはじめ世界各国の中国近代史研究者の間で孫文に対する関心が高まっていたため、本書の出版はこれまで政治思想研究に偏向しがちであった孫文思想研究に新たな一石を投じ、孫文から現代につながる思想研究の道を拓くものとして高く評価された。また、11月に開催された孫文生誕150周年記念特別講演会(公財孫中山記念会主催)においては、孫文の『実業計画』の歴史的かつ現代的意義について述べ、現代中国の政治・経済を研究対象とする講演者たちと広範な議論を行うことにより、本研究課題が目指してきた広義の「科学」の観点から孫文思想を解明することの意義が、一般市民を含む多数の参加者たちに認識された。科学史の領域では、1920年代を「太平洋の時代」ととらえ、同時代を対象とした中国科学史研究を地質学を中心に進めた。「太平洋の時代」の重要なアクターとして、中国と日本の科学者(地質学者)たちに着目し、現代ではほとんど知られていない汎太平洋学術会議における両国の科学者たちの動向を詳細に明らかにすることにより、いわゆる西洋中心主義やコロニアル・サイエンスの観点とは異なる中日科学交流史研究の可能性を提起することができた。本研究の一部は日本科学史学会の年会で発表して、多くの反響を得た。また本研究の過程では、東京大学や京都大学の理学部が所蔵する小藤文庫、山崎文庫、新城文庫などの中から貴重史料を見出し、調査・分析した。上記の二系統の研究はこれまで個別に進めてきたが、最終的に中国地質学者の科学観が、孫文のそれと同じく中国伝統思想に連なる側面を有することを解明できたことが、今後の研究の展開につながる成果としてあげられる。平成26年度は、平成26年2月に出版した著書『科学の人・孫文』を題材に、孫文研究の国際学会(上海)で研究発表したほか、科学史関連の研究会でも研究発表を行い、同著で論じたポピュラー・サイエンスや「広義の科学」に関しての議論を深めることに努めた。特に西洋を中心とするポピュラー・サイエンス史研究者と、東アジアにおける進化論や工学の受容についての意見を交換できたことが大きな成果である。また、研究対象とする孫文の「科学」の範囲を地学(地質学)に拡大し、孫文が作成した『支那現勢地図』に関する調査を開始、その成果の一部を、第4回山口一郎記念賞受賞記念講演で発表した。さらに孫文に先立つ時代の中国における地質学導入(翻訳)史に関する論文を発表し、科学史研究者から多くの反響を得た。これによって、孫文個人の思想史研究にとどまらない、より広い空間と長い時間軸で近代中国における「科学」の構造を解明する視座を得たと考える。本年度に執筆した中国地質学の誕生史を考察する論文は、平成27年度に公刊予定であるが、今後は1920年代にまで考察の対象を広げ、孫文の『実業計画』における地質学との関連を明らかにしてゆく方針である。資料収集では、台湾近代史研究所において、清末から民国初期の中国地質調査に関する資料を多数入手できた。これらの資料を、これまでに収集した日、中の資料および今後収集予定の米、欧の資料と有機的に関連付けることが平成27年度以降の課題となる。引き続きインターネットを有効に活用しながら、効率的な資料収集を図る。インターネット上の情報発信に関しては、2016年の孫文生誕150周年に向けたHP開設準備作業を優先したため、研究者個人の情報発信には大きな進捗がなかった。次年度以降の継続課題としたい。平成27年度は、中国大陸や日本に1年先駆け、台湾(台北)にて孫文生誕150周年の国際会議が開催されたため、それに向けた論文の執筆と会議での学術交流が活動の中心となった。会議では「孫文と地理学」をテーマに掲げ、日本に残された貴重な史料である孫文編『支那現勢地図』を海外の研究者に紹介した。この史料を手掛かりに、孫文の「科学」の構造を考えるうえでは、欧米諸国に限らず日本における「科学」の社会的拡大と運用のありようにも着目すべきことを提起したことが大きな反響を呼んだ。本報告論文は平成28年5月に台湾から公刊されるほか、さらに内容を拡充した日本語版論文も7月に刊行される予定である(すでに受理済)。さらに、孫文が生きた時代の「科学」の構造をより多角的に研究するため、20世紀初頭の中国の地質学者たちの活動に着目する研究を進めた。すなわち孫文の「科学」の継承および発展について考察する研究である。ここでは、1926年に東京で開催された汎太平洋学術会議を「太平洋の時代」における日中学術交流の場ととらえ、中国地質学会や中国科学社関連の史料と日本側の主要人物となった山崎直方や新城新蔵らが残した史料の収集と分析に努めた。このうち京都大学が所蔵する新城新蔵文庫の中国関連資料の発見は大きな成果であり、2015年8月に開催したワークショップで報告を行った。本ワークショップの開催により、宇宙物理学史研究者と交流する道が拓かれた。資料収集は、昨年度に引き続き台湾の近代史研究所で行ったほか、東京大学の地質学教室や日本学術協会、東洋文庫などが所蔵する文献、地図類の調査と収集を行った。

これらにより、中国や日本における中国地図の作成、地質学調査の実態を明らかにするための材料を得たが、これらを同時代の欧米諸国が中国で行った活動内容を記した史料と照らし合わせ、総合的な分析を進めることが今後の課題として残されている。本年度は孫文の「科学」の範囲を地理学に拡大し、国際学会での交流を通じて、中国大陸、台湾、欧米の孫文研究者に対して、具体的な資料(地図)を提示しながら「孫文と科学」をテーマとする研究を発表できたことが最大の成果である。このことにより、「科学」を鍵概念として孫文研究の新領域開拓を目指す本研究は内外の研究者からの認知度が高まり、大きく前進したといえる。また、地質学、宇宙物理学、生物学など、様々な領域の科学史研究者との学術交流が深められたことも本年度の成果の一つである。孫文の「科学」が多領域を横断する「広義の科学」とみなす本研究を進め、発表するための環境が整いつつある。資料調査、収集に関しても、上述の人的ネットワークを活用して、東大地質学教室や京大宇宙物理学教室で貴重な一次資料を収集することができた。したがって本研究は、研究発表及び資料収集の両面から見て、当初の計画どおり、おおむね順調に進展していると考える。本年度の最大の実績は、孫文の科学思想に関する拙著『科学の人・孫文』(勁草書房、2014年)の中国語版を社会科学文献出版社(北京)から出版したことである。2016年は孫文生誕150周年にあたり、中国大陸、台湾をはじめ世界各国の中国近代史研究者の間で孫文に対する関心が高まっていたため、本書の出版はこれまで政治思想研究に偏向しがちであった孫文思想研究に新たな一石を投じ、孫文から現代につながる思想研究の道を拓くものとして高く評価された。また、11月に開催された孫文生誕150周年記念特別講演会(公財孫中山記念会主催)においては、孫文の『実業計画』の歴史的かつ現代的意義について述べ、現代中国の政治・経済を研究対象とする講演者たちと広範な議論を行うことにより、本研究課題が目指してきた広義の「科学」の観点から孫文思想を解明することの意義が、一般市民を含む多数の参加者たちに認識された。科学史の領域では、1920年代を「太平洋の時代」ととらえ、同時代を対象とした中国科学史研究を地質学を中心に進めた。「太平洋の時代」の重要なアクターとして、中国と日本の科学者(地質学者)たちに着目し、現代ではほとんど知られていない汎太平洋学術会議における両国の科学者たちの動向を詳細に明らかにすることにより、いわゆる西洋中心主義やコロニアル・サイエンスの観点とは異なる中日科学交流史研究の可能性を提起することができた。本研究の一部は日本科学史学会の年会で発表して、多くの反響を得た。また本研究の過程では、東京大学や京都大学の理学部が所蔵する小藤文庫、山崎文庫、新城文庫などの中から貴重史料を見出し、調査・分析した。上記の二系統の研究はこれまで個別に進めてきたが、最終的に中国地質学者の科学観が、孫文のそれと同じく中国伝統思想に連なる側面を有することを解明できたことが、今後の研究の展開につながる成果としてあげられる。「科学」を鍵概念として孫文思想の成り立ちを解明することを目的とする本研究は、孫文研究における新領域の開拓を目指すものである。本年度は、このような研究者の関心や問題意識をより多くの中国研究者、科学史研究者との間に共有することを第一の目標として学会発表や論文公刊を行い、情報発信と相互交流の面で大きな成果を得ることができた。
マイクロ流体デバイスを用いたゲノムサイズクロマチンの高次構造変化実時間観察

前年度までに、免疫蛍光染色により、クロマチンファイバー上の特定の部位を蛍光可視化すると共に、抗ヒストン抗体修飾マイクロビーズをクロマチンファイバーに複数個付着させ、マイクロビーズ間の距離の変化を計測することで、クロマチンファイバーの高次構造変化を計測するという手法を構築している(以下では、クロマチンファイバーに付着させた抗体修飾マイクロビーズを「プローブビーズ」と呼ぶ)。本年度は、この技術を用いたクロマチンファイバーの高次構造変化の計測実験を更に進め、定量的・統計的データ取得を行い、クロマチンファイバーの高次構造変化の動態を明らかにしていくことを中心に取り組んだ。ここでは、クロマチンファイバーの折り畳み度合いの局在性にも注目して研究を進めた。マイクロ流体デバイス中で一端を固定し、溶液の流れによって靡かせて直線状形態を取らせたクロマチンファイバーに対し、周囲の溶液の塩濃度を上げていくと、プローブビーズ間の距離が徐々に増大していく様子が観察された。このプローブビーズ間の距離の変化を詳細に調べると、各区間の長さは同じ割合で伸張するのではなく、バラツキがある事が明らかとなった。この高次構造(折り畳み構造)の安定性の不均一な分布については、転写制御因子や転写因子などがゲノムDNA上において不均一に分布しており、局所的な遺伝子発現のon/off制御と相関しているということが予想される。また、この実験で確認されたプローブビーズ間の距離(120マイクロメートル)の塩濃度変化に対する不連続な変化は、遺伝子群のon/off制御機構にも深く関与していることが考えられる。今後は、塩基配列特異的な蛍光マーカーを併用し、ゲノムDNA上のどの配列部分がどの程度の折り畳み構造変化を起こすのかを知ることにより、遺伝子(群)のエピジェネティック制御機構理解が更に深まっていくことが期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、これまでに我々が開発した「クロマチンファイバー上のタンパク質(ヒストンまたはヒストン-蛍光タンパク質)に対する抗体をマイクロビーズ表面に修飾し、これを光ピンセット操作する事で、マイクロ流体デバイス中でスフェロプラストから単離したクロマチンファイバーを捕捉・搬送・固定・免疫蛍光染色する技術」を用い、マイクロ流体デバイス中で一端を固定し、溶液の流れによって靡かせて直線状形態をとらせたクロマチンファイバーに対し、周囲の溶液条件を変えたときの見かけの全長の長さの変化を計測した。ここでは、免疫蛍光染色により、クロマチンファイバー上の特定の部位を蛍光可視化すると共に、ヒストンに対する抗体修飾マイクロビーズをクロマチンファイバーに複数個付着させ、ビーズ間の距離の変化を計測することで、クロマチンファイバーの高次構造変化を計測した。実験の結果、塩濃度の増加と共にクロマチンファイバーは伸展していき、塩濃度2 Mを超えると、伸展が殆ど起こらなくなることが分かった。これは、クロマチンファイバー上のヒストンがほぼ全て解離するためであると解釈でき、過去の他グループの報告と矛盾しない結果であった。興味深いことに、塩濃度が2 Mを超える環境下でも、抗体修飾マイクロビーズによるクロマチンファイバー捕捉は維持されていた。これは、ビーズ表面の抗体とクロマチンファイバー上のヒストンとの結合が複数箇所で起こっているため、クロマチンファイバー捕捉部分ではヌクレオソーム構造が維持されているためであると推測される。マイクロ流体デバイス中の塩濃度を変えることで、マイクロ流路内に基盤から浮かせた状態で一端を固定したクロマチンファイバーに高次構造変化を起こすとともに、クロマチンファイバーに付けた目印(免疫蛍光染色による輝点および抗体修飾ビース)の間隔(距離)変化を計測することを実現した。また、このマイクロ流体デバイス上で単離したクロマチンファイバーの詳細構造を調べるためのAFM観察にも着手を開始した。

次年度は、クロマチンファイバーに付けた目印(免疫蛍光染色による輝点および抗体修飾ビース)の間隔(距離)計測について、定量的・統計的データ取得を進め、クロマチンファイバーの階層的な高次構造間の動態を明らかにしていきたいと考えている。また、AFMによる単離クロマチンファイバーの詳細構造についても、調べていくことを計画している。この詳細構造取得と、マイクロ流体デバイスと蛍光顕微鏡法を用いたマイクロメートルオーダーの単分子レベル生化学実験とを組み合わせ、クロマチンの階層的な高次構造間の動態を、ファイバーに沿った空間的位置情報も含めて明らかにしていきたいと考えている27年度が最終年度であるため、記入しない。
熊本地震における地域文化を活用した防災教育と観光振興による復興マネジメント

本研究の目的は、熊本地震(2016年4月)や九州北部豪雨(2012年7月)、阿蘇山噴火(2015年9月、2016年10月)等近年度重なる自然災害を被った九州・熊本県阿蘇地域周辺を対象に、1熊本地震からの復興プロセスのデータベース化と、2先人が自然と共生してきた暮らしの知恵や地域文化を観光教育の素材や観光資源として評価した復興マネジメント手法を構築することである。研究の実施状況として、阿蘇地域の観光の現状把握と創造的復興のデータベース化を進めている。1熊本地震からの復興プロセスのデータベース化の研究成果により、阿蘇地域の創造的復興は、熊本地震発生直後は、既存組織の活動領域を活かした緊急支援が行われた。そして、熊本地震発生から半年が経過すると、観光ツアーや防災活動等の復興活動へと展開したことがわかった。さらに、地域住民発案の創造的復興の取り組みが移住者のきっかけとなり、創造的復興が地域コミュニティ再生へと展開していることが明らかとなった。2先人が自然と共生してきた暮らしの知恵や地域文化を観光教育の素材の評価に関する研究成果として、自然と人との関わりに関連する伝承を取り入れ復興に向けた地域への愛着、ならびに、防災意識の醸成を促すプログラム開発を阿蘇の小学校で試行した。その結果、地域の伝承や過去の防災を教育素材に実施したプログラムは、過去の災害を現代の地域特性に応じた防災への取組と関連づけて興味・関心を深めることが明らかとなった。さらに、ひらめきときめきサイエンスを実施し、科学研究費助成事業の研究成果をもとに、阿蘇地域の地形特性、自然・気象特性ならびに自然と共生してきた地域文化を学び、災害への備えや災害後の自助・公助の役割を果たせる防災教育プログラムを実施した。本研究課題は、熊本地震からの復興に向け、行政、地域住民、教育機関からの期待も高く、今後も研究を推進していきたい。本年は、研究課題最終年として、これからも研究成果をできるだけ社会に還元できるように、地域での防災ワークショップを開催しながら、本研究の成果を検証する。さらに、研究成果を国内外の学会誌に投稿し学術的発信に努める。本研究では、九州・熊本県阿蘇地域周辺を対象に、熊本地震からの復興プロセスのデータベース化と、先人が自然と共生してきた暮らしの知恵や地域文化を観光教育の素材や観光資源として評価した復興マネジメント手法を構築することを目的としている。1被害状況の把握と復興プロセスのデータベース化:熊本地震から1年が経過し、阿蘇地域の観光の現状把握と創造的復興の取組を考察した。その結果、阿蘇地域における観光客の推移は、熊本地震後からは増加傾向がみられるが、国内の観光客数は熊本地震前の増加水準には至っていなかった。一方で海外からの個人客数は増加しインバウンド需要が高まっていた。阿蘇地域の創造的復興は、熊本地震発生直後は、既存組織の活動領域を活かした緊急支援が行われた。そして、熊本地震発生から半年が経過すると、観光ツアーや防災活動等の復興活動へと展開していた。また、地域住民発案の創造的復興の取り組みが移住者のきっかけとなり、創造的復興が地域コミュニティ再生へと展開していた。2地域文化や伝承の調査:明治時代から現在までの地震、豪雨、噴火の災害履歴について文献調査を行った。また、阿蘇地域の自然気象・災害に関わる伝承を文献調査ならびにヒアリング調査した。文献調査の結果を基に、阿蘇市の小学校で防災教育プログラムを実施した。プログラムのテーマは「阿蘇の草原・火山・水からこれからの阿蘇の暮らしスタイル(防災)考えよう」とした。グループワークによる学習のふりかえりと発表を行った。グループワークにより抽出された文章をテキストマイニングの手法を用いて、単語(名詞、動詞、形容詞等)に分割し、各出現頻度を分析その出現数を分析した。その結果、子ども達は阿蘇地域の自然と共生してきた野焼き等の伝統的農地管理や、動物を指標とした自然気象や災害に関する伝承に強い関心を持つことを確認できた。本研究は、行政、地域住民、各関係機関の協力のもと、順調に研究を遂行している。本研究の今年度の成果は、3つの研究論文として発表できた。今後も熊本地震復興のために研究に邁進したい。

さらに、ひらめきときめきサイエンスを実施し、科学研究費助成事業の研究成果をもとに、阿蘇地域の地形特性、自然・気象特性ならびに自然と共生してきた地域文化を学び、災害への備えや災害後の自助・公助の役割を果たせる防災教育プログラムを実施した。本研究課題は、熊本地震からの復興に向け、行政、地域住民、教育機関からの期待も高く、今後も研究を推進していきたい。1被害状況の把握と復興プロセスのデータベース化(平成30年度):引き続き、SNSからの情報発信の内容、観光による震災復興に関わった主体、組織、ネットワークを分析し、復興プロセスのデータベースを作成する。2地域文化や伝承の調査(平成30年度):今年度は環境教育プログラムとして、阿蘇の子ども達と一緒に、阿蘇の伝承を調査する予定である。3地域文化や伝承を防災教育や観光資源として発見する住民と専門家の協働型ワークショップ:ひらめきときめきサイエンスで、阿蘇の自然災害の特性と、熊本地震を乗り越えた自助の力、防災行動計画を環境教育プログラムとして実施する。本年は、研究課題最終年として、これからも研究成果をできるだけ社会に還元できるように、地域での防災ワークショップを開催しながら、本研究の成果を検証する。さらに、研究成果を国内外の学会誌に投稿し学術的発信に努める。文献調査を引き続き継続するため書籍、コピー代などが必要となったため。調査計画を早めに設計し、航空券の早期購入により、当初計画していたよりも安価で購入することができたため。2019年度は、その分を投稿料に使用し、当初の予定よりも多くの論文投稿を行いたい。
中性/アルカリ性セラミダーゼによるスフィンゴ脂質シグナリングの制御

ゼブラフィッシュ初期発生系において中性セラミダーゼ遺伝子をノックダウンすると血管新生が著しく遅滞することを見いだした(J.Biol.Chem. 279,44012-44022,2004)。興味深いことに、この血管新生不全は、受精卵に中性セラミダーゼmRNA、スフィンゴシンあるいはスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)をマイクロインジェクションすることによりほぼ完全に回復した。一方、S1Pの受容体であるS1P_1をノックダウンすることによっても中性セラミダーゼノックダウン胚と同様に血管新生の不全が惹起されたが、S1Pのマイクロインジェクションでは回復しなかった。以上の結果は、ゼブラフィッシュの初期発生において、中性セラミダーゼはS1Pシグナリングを介して、血管新生に深く関わっていることを示唆している。一方、形質膜表面の中性セラミダーゼが形質膜のセラミドを分解するのか、生成したスフィンゴシンは細胞外でS1Pに変換されるのか、については明確な答えが得られていなかった。今回、HEK293細胞の中性セラミダーゼをRNAiでノックダウンする実験、スフィンゴシンキナーゼを過剰発現する実験等を行い、形質膜セラミドを起点とするS1P生成経路の存在を分子レベルで証明した。また、最終的に生成したS1PがEdg受容体の機能的なリガンドになることを示した。ほ乳動物の2種の中性セラミダーゼのcDNAクローニングに成功した。さらに、セラミダーゼに対する抗体を作製し、細胞内の分布を調べたところ、ラット腎臓では尿細管の細胞膜のアピカル面に、肝臓ではエンドソーム系に局在していることが示され、臓器によって異なる細胞内分布をしていることが明らかになった。興味深いことに,細胞膜ではガングリオシドGM1やコレステロールとともにセラミダーゼはラフトに存在していることが示された。また、マウス中性セラミダーゼのゲノムを解析し、25個のエキソンからなることを明らかにした。一方、プロモーター領域を解析したところ、脳の第1エキソンにはAP1やSTATなどの転写因子結合部位が存在し、肝臓セラミダーゼとは明らかに異なる発現制御を受けていることが示された。また、TATAボックスが含まれていないことから、セラミダーゼ遺伝子は、ハウスキーピング遺伝子であることが推定された。細胞性粘菌およびショウジョウバエから本酵素のホモログ遺伝子を単離し、発現解析を行った。今後は、マウスおよびこれらのホモログ遺伝子のノックアウトおよび過剰発現を行い、個体におけるセラミダーゼの機能を解析する予定である。一方、理研の平林らと共同でゼブラフィッシュのGlcTの神経発生における役割をmorphorino oligonucleotideを用いたアンチセンス法を用いて調べた。その結果、GlcT活性を阻害すると受精後24時間以降の胚で中枢神経系のアポトーシスが観察され、胚発生が停止することが示された。この結果は、GlcTが脊椎動物の神経発生に必須であることを強く示唆している。セラミド、スフィンゴシン、スフィンゴシン-1-リン酸等のスフィンゴ脂質は、細胞の生死や増殖・分化を制御する機能性脂質として注目を集めている。スフィンゴ脂質の代謝・細胞内移行およびシグナリングの機構を解明するためには、スフィンゴ脂質の高感度標識法および代謝酵素の微量定量法の開発が不可欠である。本年度は、担当者らが発見したSCDaseを用いてセラミドやスフィンゴミエリン等の蛍光標識法、放射性同位体標識法を開発し、スフィンゴ脂質代謝酵素の微量定量法を確立する。さらに、本法を用いてアトピー性皮膚炎への関与が指摘されている細菌セラミダーゼおよびほ乳動物スフィンゴ脂質シグナリングシステムにおいてmissing linkと考えられている中性/アルカリ性セラミダーゼの精製と遺伝子クローニングを行うことを目的とした。スフインゴ脂質セラミドN-デアシラーゼ(SCDase)の縮合反応を利用して蛍光標識および放射性標識スフィンゴ脂質の酵素合成法を開発した。本法で調製したC12-NBD-セラミドは、市販のC6-NBD-セラミドや放射性セラミドと比較して中性/アルカリ性セラミダーゼに対するKmが低くVmaxが著しく大きいことを示し、この蛍光基質を用いた中性/アルカリ性セラミダーゼの高感度アッセイ法を確立した。本法を用いて、アトピー性皮膚炎に関与すると考えられる緑膿菌セラミダーゼ(分子量70k)の精製を行った。さらに、精製酵素の部分アミノ酸配列を用いて緑膿菌セラミダーゼ遺伝子のクローニングを行った。また、本遺伝子のホモログとして結核菌セラミダーゼ遺伝子をクローン化した。両者はアミノ酸レベルで約40%の相同性を示し、大腸菌で発現させた両酵素の至適pHは8.5であった。興味深いことに、緑膿菌セラミダーゼは5'末端領域にシグナル配列を有したが、結核菌セラミダーゼはシグナル配列を持たなかった。このことは緑膿菌セラミダーゼが菌体外に分泌され皮膚に存在するセラミドの分解に関与するが、結核菌セラミダーゼは細胞内に取り込まれたスフインゴ脂質の代謝に携わっていることを示唆している。一方、マウス肝臓とラット腎臓に存在する分子量94kと112kの中性セラミダーゼを完全精製し、それぞれのcDNAをクローン化した。今回、クローン化された一連の中性/アルカリ性セラミダーゼは、ヒト及びマウスから既にクローン化されている酸性セラミダーゼとは全く相同生が認められなかったが、中性/アルカリ性セラミダーゼ間では細菌からほ乳動物に至るまで強い相同性が見いだされた。

つまり、中性/アルカリ性セラミダーゼの遺伝情報は原核生物からほ乳動物まで保存されており、1つの新しい遺伝子ファミリーを形成していることを見出した。本研究期間に以下の成果を得た。(1)中性セラミダーゼは,ほ乳動物細胞では形質膜貫通II型トポロジーを示すが,一部はN-末端部位がプロセッシングを受けて細胞外に分泌されることを示した(J. Biol. Chem.276,26249-26259,2001)。(2)本酵素の遺伝子構造およびプロモーター領域を解明した。また,肝臓・腎臓型および脳型セラミダーゼは異なる発現制御を受けていることを明らかにした(BBRC 292,160-166,2002)。(3)脊椎動物の中性セラミダーゼはN末端シグナル配列の直後にムチンボックスが存在し,実際に高度に0-型糖鎖で修飾されていることを見いだした。一方,ムチンボックスは細菌および無脊椎動物の分泌型中性セラミダーゼには存在しない(J. Biol. Chem. under revise)。(4)様々な変異体セラミダーゼを用いた解析からムチンボックスはほ乳動物中性セラミダーゼを形質膜II型膜蛋白質として発現するために必須なドメインであることを示した(J. Biol. Chem. under revise)。(5)ラットのシグナル配列とこのムチンボックスを付加することでGFPやその他の可溶性蛋白質を形質膜II型膜貫通蛋白質として発現させる方法を開発した(特許出願中特願2002-173469)。(6)ゼブラフイッシュ初期胚における遺伝子ノックダウン系を導入し,本酵素遺伝子のノックダウンが正常な胚発生を著しく損なうことを見いだした(平成15年度日本生化学会において報告)。(7)一方,細胞性粘菌の本酵素遺伝子のノックアウト株は形態形成に顕著な異常は観察されなかった。このことから,脊椎動物への進化の過程で獲得されたムチンボックスは,本酵素の細胞内局在および個体における生理機能に大きな影響を持つことが推測された。(8)サイコシンやリゾスフィンゴミエリンを生成するセラミダーゼと異なる新規リゾスフィンゴ脂質生成酵素のクローニングに成功した(J. Biol. Chem.277,17300-17307,2002)。中性セラミダーゼの構造および発現制御機構の解析に関しては,所期の目標を達すると共に予想外の結果も得られた。新たに得られた重要な知見を示すと,(1)本酵素は,ほ乳動物細胞では形質膜貫通II型トポロジーを示すが,一部はN-末端部位がプロセッシングを受けて細胞外に分泌されることを明らかにした。(2)脊椎動物以上の中性セラミダーゼのN末端のシグナル配列の直後にはセリン,スレオニン,プロリンに富んだ配列(ムチンボックス)が存在し,実際に高度にO-型糖鎖で修飾されていることを見いだした。ムチンボックスは細菌および無脊椎動物の分泌型中性セラミダーゼには存在しなかった。(3)様々な変異体セラミダーゼを用いた解析からムチンボックスは中性セラミダーゼを形質膜II型膜蛋白質として発現するために必須なドメインであることを示した。(4)ラットのシグナル配列とこのムチンボックスを付加することでGFPやその他の可溶性酵素を形質膜II型蛋白質として発現させる方法を開発した。
凍結ケナガマンモスのチトクロームP450を用いた更新世の古環境復元

チトクロームP450(CYP)は外来異物を主な基質とする事を特徴とする酵素である。天然物質としては植物性アルカロイドなどが基質として知られている。これは植物側が捕食されないための防衛手段として毒性のあるアルカロイドを産生し、草食動物がそれを解毒するための酵素を進化させたと考える事が出来る。従って、解素酵素を解析することによって、餌生物に関する情報を得る事が出来るのではないかと考えた。本研究の最終的な目標は、既に絶滅してしまったケナガマンモスのCYPの解析を通して、その種が生息していた環境に関する情報を得ることである。本年度は下記の成果を得た。CYPの種間差を比較検討するために、哺乳類の12目、38種の試料採集を行った。このサンプルを元に、CYP1AのcDNAをクローニングし、その塩基配列について比較検討を行った。また、酵素活性と基質特異性について調べた。哺乳動物目間の比較では、食肉目内で塩基配列の種差が比較的少ない傾向が明らかとなった。また、酵素活性を調べたところ、草食獣では他の食性をもつ動物種に比べ、酵素活性が高いことが明らかとなった。これらの草食獣では、肝臓におけるCYP1Aの発現レベルも高かったことから、草食性の動物ではCYPをより多く発現させることで酵素活性を高く保っていると考えられた。食性の違いで代謝の動物種差があることから、これらの傾向は動物の生息状況を反映している可能性が示唆された。チトクロームP450は、外来異物を主な基質とする事を特徴とする酵素である。草食動物においては、主に植物性アルカロイドなどが基質として知られている。従って、解毒酵素を解析することによって、餌生物に関する情報を得る事が出来るのではないかと考えた。本研究では長鼻目に焦点を当て、既に絶滅してしまったケナガマンモス、アフリカゾウ、アジアゾウのチトクロームP450を比較、解析する事を目的として研究を行った。本年度は現存のゾウの解析を中心に下記の研究計画をし、成果を得た。国内動物園に飼育されていたアフリカゾウ、アジアゾウから肝臓組織を採取した。標本は、死亡後直ちに採取され、分析まで液体窒素にて凍結保存された。アフリカゾウ、アジアゾウの肝臓に発現していたチトクロームP450のクローニングを行うとともに、DNA塩基配列を決定した。また、その塩基配列の種間の相違について解析を行った。また、比較のために霊長目、偶蹄目、食肉目、有袋目に発現しているチトクロームP450についても塩基配列を決定した。ケナガマンモス試料については今年度解析を行う予定であるが、マンモス死後、数万年間凍結されていたものであり、相当のDNAの劣化が考えられる。そこで、それらの試料からクローニングを行うための実験条件の検討を行った。
平安時代から室町時代にかけての上申文書における類型的表現についての研究

今年度は、昨年に引き続き、京都府立総合資料館にて関係論文の収集を行ない、また昨年複写したマイクロ写真の翻刻作業を進めた。昨年、文書の書き出しと書き止めの類型の変化が、連動して鎌倉時代に起こるということを明かにした。今年度は、その中でも特に書き止め部分に注目し、そこに現われる「所詮(=つまるところ、以上の結論として)」という語についてさらに具体的に検討した。その結果、次のようなことが明らかになった。「所詮」は鎌倉時代前半期までは用例数が少なく、また文書内でその出現する部分に偏りはなかった。しかし、鎌倉時代の後半期に入ると、その用例数は増加し、しかも、出現する部分が、書き止め部分の「裁許要請文言」の冒頭に偏って現われる傾向があることが明らかになった。そして、それまでそこに頻繁に用いられていた「望請」は減少し、「所詮」に交替するような現象になっていることがわかった。「望請」も「所詮」も、「裁許要請文言」を導く、意味を持つ語としてだけでなく視覚的に書き止めを知らせる役割があると考えれば、その増減には相関関係があるといえるのではないかと思われる。これが室町時代も続くか否かは、今後の継続作業の過程で明らかにしていくことができる。今回の研究で、時代の変化とともに文書の類型的な様式や使用語彙に変化の見られることが明らかになった。今後はさらに研究を進めて、変化の要因についても言及したいと考えている。今年度は、当初の予定通り、研究の基礎資料の収集を行なった。『東寺百合文書目録』よりリストアップした。上申文書(解文・申状)のマイクロ複写3600枚余を、京都府立総合資料館から取り寄せ、現在、平安時代のものから翻刻作業を進めている。また、今年度は、資料収集とあわせて、平安・鎌倉時代における解状・申状中に使用されている類型的表現の史的変化を概観した。そこでは、『鎌倉遺文』所収のものも対象に含めて調査・検討を行なった。その結果、平安時代には解文・申状の主流を占めていた類型表現が、鎌倉時代になって変化がみられるようになることがわかった。具体的には、裁許を要諦する部分の文言(裁許要請文言)に使用される語句、表現方法、また、文書の最初に内容の概略を記した「事書き」と呼ばれる部分の用字の顕著な変化が鎌倉中期に現われる。それまでの類型が減少していく一方で、新しい類型が増加しているのである。さらに、これらの変化は、文書の書出し・書止めの文言といった文書様式の変化とも連動して起こっていることが明らかになった。この成果は、『鎌倉時代語研究』第21輯に発表した(平成10年発行予定)。この結果をふまえ、来年度は、東寺百合文書に見られる類型的表現にも変化が見られるか否か、それが見られるとすると、変化の方向や変化の時期が今回の結果に沿うものであるか否か等を検討する予定である。
地球環境での氷表面疑似液体層の役割：雰囲気ガスと水蒸気量を制御したその場観察実験

様々なガス環境における氷表面を高さ分解能に優れたレーザー共焦点微分干渉顕微鏡によって観察し、氷点下にも関わらず氷表面に生じる液体層についての研究を進めている。平成29年度(期間3年の2年目)はHCl、HNO3、CO2ガスの影響について研究を進めた。(1) HClガスの影響。昨年度を中心に取り組んだ課題のため昨年度の報告書にも内容を記載済みであるが、氷表面の塩酸液滴が氷の成長に伴い氷内部に埋没する現象について追試を行い、国際誌へ論文投稿し受理された。(2) HNO3ガスの影響。HNO3ガスの有無に関わらず氷表面での液体層の出現温度は-2°C付近と大差なかったが、出現の様子や消失の仕方が異なることがわかってきた。またHClガス存在下で見られる液体層の特徴とも異なり、液体層が激しく動き回ったり埋没したりする様子はHNO3ガス存在下では確認できなかった。また、HNO3ガスの導入方法として、HNO3溶液中を窒素ガスでバブリングさせる手法を新たに考案し、様々なHNO3ガス濃度で実験を行うことが可能となった。これらの点について国際誌への論文投稿を準備している。(3) CO2ガスの影響。氷表面での液体層の出現温度は他の酸性ガスや窒素ガスとも変わらなかったが、CO2ガスの影響による液体層の出現が見られ-20°Cといった低温でも消失せずに存在しつづけることがわかった。この液体層は地球環境と同様の400ppm CO2ガス濃度でも出現することから天然環境においてもCO2ガス誘起による液体層が存在している可能性が高い。今後はこの液体層が天然氷の成長や蒸発に及ぼす影響を調べる。研究計画で予定していた全ての微量成分ガス(HCl、HNO3、CO2)について一通り実験を行い、それぞれに異なる結果を得ているため研究は順調に進展している。特に同じ強酸であるため類似の結果を予測していたHClガスとHNO3ガスとで大きな違いが見られたことはオゾンホール生成メカニズムに関わってくる大きな成果である。また、弱酸であるため大きな影響は与えないであろうと予想していたCO2ガスにおいて明確な影響が見られたことも興味深い。過去の氷研究でCO2ガスの有無、すなわち空気と不活性ガスとの違いはほぼ検討されてこなかったが地球温暖化にも関わる重要な点であるため、最終年度はCO2ガスの影響について注力する予定である。(1)低温対応チャンバーへの改良。1年目に観察チャンバーの最低到達温度を-15度から-30度へとする改良を行ったが、さらに低温に対応させるためこれまでのペルチェ素子冷却方法から液体窒素冷却方法を検討・実装する。(2) CO2ガスが誘起する液体層の存在が氷の成長や蒸発を促進するのか?それとも抑制するのか?といった点を中心に実験を行う。これまでCO2ガスが氷に与える影響はほぼ考慮されておらず、仮にCO2ガスによって成長抑制や蒸発促進が起こるなら地球温暖化によって氷の消失速度はより一層早まる可能性があるため大変重要である。様々なガス環境における氷表面の疑似液体層をレーザー共焦点微分干渉顕微鏡観察するという目的のため、平成29年度(期間3年の1年目)は特に次の3点に絞って研究を進めた。(1)観察用チャンバーの改良による低温測定。申請書では低温に加え真空対応でチャンバーを開発する予定であったが、採択額減額(490万円→330万円)への対策として装置改良による低温測定のみを目指した。低温対応サーミスタへの交換、ペルチェ素子の発熱側の冷却効率改善などにより、これまでの観察可能最低温度を-15°Cから-28°Cまで下げることができた。(2) HClガスの影響。大気中に塩化水素ガスが存在すると氷表面に塩酸液滴が生じることは報告済みであるが、新たに氷の高指数面では塩酸液滴の出現頻度が非常に高く、氷の成長に伴い塩酸液滴が次々と氷内部に取り込まれることがわかった。塩酸液滴の埋没により氷内にどの程度のHCl成分が含まれるかを計算したところ、HClガスの氷結晶への溶解度より10倍高い値であることがわかった。研究成果は国際誌に論文投稿中である。HClガスの影響について進展があったため、同じ酸性ガスとして100%CO2ガスの影響を調べた。すると、氷のステップ成長速度が遅くなる様子が見られた他、HClガスとは異なりCO2ガスでは氷表面に液滴が生じないことがわかった。ただし、0°C以上にして氷表面だけを溶かすと即座にCO2ガスが溶け込んで炭酸液滴となり、その炭酸液滴は-20°Cの低温にしても凍らずに氷表面に残りつづけることがわかった。概要で言うと、1年目の研究計画のうち変更項目1点、行っていない項目1点、2年目以降に行う項目を前倒しで行ったのが2点であったため、トータルとしてはおおむね順調に進展していると言える。(1)「低温真空対応チャンバーの開発」の予定から、真空対応にすることを断念し低温対応のみに特化した。理由は前項で述べた通り予算との兼ね合いである。(2)「大気主成分ガス(N2, O2)の影響」の予定からO2の調査を2年目以降へと後回しにした。理由は可溶性微量成分ガスの影響による新しい現象が発見されたため、

(3), (4)を前倒しで行ったからである。(3)「可溶性微量成分ガス(HClガス)の影響」は2年目に行う予定であったが、過飽和条件で塩酸液滴が氷に埋め込まれるというこれまで想定していなかった現象が確認できたため、追試を行った。(4)「可溶性微量成分ガス(CO2ガス)の影響」は同じく2年目に行う予定であったが、HClガスとの比較のため前倒しで行った。HClガスとの違いとして氷表面での液滴核形成が確認できておらず、2年目以降も追試する予定である。様々なガス環境における氷表面を高さ分解能に優れたレーザー共焦点微分干渉顕微鏡によって観察し、氷点下にも関わらず氷表面に生じる液体層についての研究を進めている。平成29年度(期間3年の2年目)はHCl、HNO3、CO2ガスの影響について研究を進めた。(1) HClガスの影響。昨年度を中心に取り組んだ課題のため昨年度の報告書にも内容を記載済みであるが、氷表面の塩酸液滴が氷の成長に伴い氷内部に埋没する現象について追試を行い、国際誌へ論文投稿し受理された。(2) HNO3ガスの影響。HNO3ガスの有無に関わらず氷表面での液体層の出現温度は-2°C付近と大差なかったが、出現の様子や消失の仕方が異なることがわかってきた。またHClガス存在下で見られる液体層の特徴とも異なり、液体層が激しく動き回ったり埋没したりする様子はHNO3ガス存在下では確認できなかった。また、HNO3ガスの導入方法として、HNO3溶液中を窒素ガスでバブリングさせる手法を新たに考案し、様々なHNO3ガス濃度で実験を行うことが可能となった。これらの点について国際誌への論文投稿を準備している。(3) CO2ガスの影響。氷表面での液体層の出現温度は他の酸性ガスや窒素ガスとも変わらなかったが、CO2ガスの影響による液体層の出現が見られ-20°Cといった低温でも消失せずに存在しつづけることがわかった。この液体層は地球環境と同様の400ppm CO2ガス濃度でも出現することから天然環境においてもCO2ガス誘起による液体層が存在している可能性が高い。今後はこの液体層が天然氷の成長や蒸発に及ぼす影響を調べる。研究計画で予定していた全ての微量成分ガス(HCl、HNO3、CO2)について一通り実験を行い、それぞれに異なる結果を得ているため研究は順調に進展している。特に同じ強酸であるため類似の結果を予測していたHClガスとHNO3ガスとで大きな違いが見られたことはオゾンホール生成メカニズムに関わってくる大きな成果である。また、弱酸であるため大きな影響は与えないであろうと予想していたCO2ガスにおいて明確な影響が見られたことも興味深い。過去の氷研究でCO2ガスの有無、すなわち空気と不活性ガスとの違いはほぼ検討されてこなかったが地球温暖化にも関わる重要な点であるため、最終年度はCO2ガスの影響について注力する予定である。特に研究計画とは異なる方針としては以下の通りである。(1)真空対応チャンバーの作製は予算の状況と実験結果を見て再考するが、基本的には新たに発見された酸性ガスが氷表面に作る液滴の観察と、その液滴が氷内部に埋め込まれる条件を調べることを優先する。(2) CO2ガスの影響。100%CO2ガス環境下で氷表面に炭酸液滴らしきものが確認できているので、その追試を行う。また、地球環境濃度である400ppmCO2ガスでも同様の事が確認できるのか、できないのかを調べる。(3) 1年目に行う予定だったO2ガスの影響を調べる。