カマキリを操るハリガネムシ遺伝子の驚くべき由来
理化学研究所（理研）生命機能科学研究センター 染色体分配研究チームの三品 達平 基礎科学特別研究員（研究当時、現 客員研究員）、京都大学 生態学研究センターの佐藤 拓哉 准教授、国立台湾大学の邱 名鍾 助教、大阪医科薬科大学 医学部の橋口 康之 講師（研究当時）、神戸大学 理学研究科の佐倉 緑 准教授、岡田 龍一 学術研究員、東京農業大学 農学部の佐々木 剛 教授、福井県立大学 海洋生物資源学部の武島 弘彦 客員研究員らの国際共同研究グループは、ハリガネムシのゲノムにカマキリ由来と考えられる大量の遺伝子を発見し、この大規模な遺伝子水平伝播[1]がハリガネムシによるカマキリの行動改変（宿主操作[2]）の成立に関与している可能性を示しました。 本研究成果は、寄生生物が系統的に大きく異なる宿主の行動をなぜ操作できるのかという謎を分子レベルで解明することに貢献すると期待されます。 自然界では、寄生
卓越研究員に関する事案の調査委員会設置のお知らせについて | 理化学研究所
理化学研究所では、卓越研究員に関する事案(※)を受け、このたび、6月29日の理事会議において、より公正性と透明性が担保された調査を実施するために、新たに外部有識者のみによる第三者委員会として「卓越研究員に関する事案の調査委員会」を設置し、さらに原因調査及び分析を行っていますので、下記のとおりお知らせいたします。 なお、当研究所は、調査委員会による調査が実効的に実施されるよう全面的に協力してまいります。 (1)調査委員会の構成 （委員長）白井 幸夫 名古屋高等裁判所 元長官 （委員）大塲 亮太郎 弁護士（名古屋高等検察庁 元検事長） （委員）岸 郁子 弁護士（四谷番町法律事務所） (2)調査委員会の目的 卓越研究員に関する事案の原因調査・分析及び提言 (※)2023年5月の国会において質疑のあった、2023年3月で雇用が終了した元卓越研究員に関する事案
エントロピー増大に逆らうゲル材料 | 理化学研究所
理化学研究所（理研）創発物性科学研究センター 創発生体関連ソフトマター研究チームの王 翔 研究員、石田 康博 チームリーダーらの共同研究グループは、外部から加えられた力の左右方向を見分け、一方向にのみ変形することのできるゲル[1]材料を開発し、この材料が物質やエネルギー、生物を一方向に移動させる能力を持つことを実証しました。 本研究成果は、今回の材料が乱雑状態から秩序状態を作り出す、すなわち「エントロピー増大[2]」に逆らう能力を持つことを示しており、物質の分離、エネルギーの回収、生物行動の制御など、幅広い分野で応用されると期待できます。 今回、共同研究グループは、斜めに配向させた酸化グラフェンのナノシート[3]をゲル中に埋め込んだ材料を作製しました。このゲルに横方向の剪断[4]を加えた際、左向きの剪断ではナノシートがたわみ、ゲルは容易に変形する一方、右向きの剪断ではナノシートはたわまず、
放射光施設でLEDが壊れる？その原因を解明
大型放射光施設「SPring-8」は、SDGsや2050年カーボンニュートラル達成に向けた研究を支える施設で、施設のグリーン化も積極的に進めています。しかし、その過程で意外なところにネックがあったのです。高エネルギーの電磁波である放射線にさらされると、長寿命のはずのLEDが数カ月で点灯しなくなってしまいました。田中 均グループディレクター（GD）らはその原因を究明し、驚くほど簡単な解決方法を見いだしました。 放射線環境下ではLEDが使えない?! 施設のグリーン化の一環として、SPring-8でも、蛍光灯からLEDへの置き換えを実施している。ところが、加速器トンネル内のLEDは数カ月ですべて故障してしまった。強い放射線（X線）の影響と考えられたが、当時、LEDのメーカーでさえそのような故障が起きるとは認識しておらず、原因も分からなかった。田中GDはその原因を探ろうとチームを立ち上げた。 そん
“自然界”を効率的に学習する方法を開発
理化学研究所（理研）革新知能統合研究センター汎用基盤技術研究グループ数理科学チームの桑原知剛研究員、カリフォルニア大学バークレー校のアヌラーク・アンシュ研究員、IBM基礎研究所（米国）のシュリニバーサン・アルナチャラム研究員、マサチューセッツ工科大学のメーディ・ソレイマニファー大学院生の国際共同研究グループは、量子力学に従う多粒子系（量子多体系[1]）を特徴付けるエネルギー関数、すなわちハミルトニアンを少ないサンプルデータ数で効率的に学習する新手法を開発しました。 本研究手法は、今後、未知の量子現象の解明や量子ボルツマンマシン[2]をはじめとした量子機械学習[3]への応用が期待できます。 自然界のあらゆる現象は、「シュレディンガー方程式」と呼ばれる量子力学の基礎方程式を解くことで解明できます。現在、この方程式の構築に必要なハミルトニアンは、量子多体系の観測結果から直接学習できるようになって
タンパク質の柔らかさを予測するAI
理化学研究所（理研）科技ハブ産連本部医科学イノベーションハブ推進プログラム（MIH）医薬プロセス最適化プラットフォーム推進グループの松本篤幸研究員、奥野恭史グループディレクター（MIH副プログラムディレクター、京都大学大学院医学研究科教授）、京都大学大学院医学研究科の荒木望嗣准教授、横浜市立大学大学院生命医科学研究科の寺山慧准教授、大阪大学蛋白質研究所蛋白質構造生物学研究部門の加藤貴之教授らの共同研究グループは、AI技術の一種である深層学習[1]と分子動力学（MD）計算[2]を組み合わせることで、クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）[3]で計測される立体構造データのみから、タンパク質の運動性情報（柔らかさ）を直接抽出する新たな手法の開発に成功しました。 本研究成果は、タンパク質やDNAなどの生体高分子の運動性を解析する新たなアプローチを提供するものであり、生命科学の進展や医薬品開発への貢献
蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述
理化学研究所（理研）数理創造プログラムの横倉祐貴上級研究員らの共同研究チームは、量子力学[1]と一般相対性理論[2]を用いて、蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述しました。 本研究成果は、ブラックホールの正体に迫るものであり、遠い未来、情報[1]を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できます。 近年の観測により、ブラックホールの周辺のことについては徐々に分かってきましたが、その内部については、極めて強い重力によって信号が外にほとんど出てこられないため、何も分かっていません。また、ブラックホールは「ホーキング輻射[3]」によって蒸発することが理論的に示されており、内部にあった物質の持つ情報が蒸発後にどうなってしまうのかは、現代物理学における大きな未解決問題の一つです。 今回、共同研究チームは、ブラックホールの形成段階から蒸発の効果を直
職員の懲戒処分について | 理化学研究所
当研究所の基礎科学特別研究員が、平成27年度及び平成28年度に使用許諾（ライセンス）違反しソフトウェア製品を使用したこと、また、パソコンの持ち込みや使用について所の情報セキュリティ規程に抵触する行為があったことが分かりました。 それに伴い本日、下記のとおり処分を決定しましたので、お知らせいたします。 職員がこのような行為をしたことは誠に遺憾であります。 今後、情報セキュリティに関する指導・教育を今一度周知徹底し、職員の意識と理解の向上を図り、再発防止に努めてまいります。 記 1.被処分者 生命システム研究センターの基礎科学特別研究員 2.処分量定 出勤停止30日 3.処分年月日 平成29年8月23日
化学的手法でクモの糸を創る | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）環境資源科学研究センター酵素研究チームの土屋康佑上級研究員と沼田圭司チームリーダーの研究チームは、高強度を示すクモ糸タンパク質のアミノ酸配列に類似した一次構造[1]を持つポリペプチドを化学的に合成する手法を開発しました。また、合成したポリペプチドはクモ糸に類似した二次構造[1]を構築していることを明らかにしました。 クモの糸（牽引糸）は鉄に匹敵する高強度を示す素材であり、自動車用パーツなど構造材料としての応用が期待されます。しかし、一般的にクモは家蚕のように飼育することができないため、天然のクモ糸を大量生産することは困難です。また、一部の高コストな微生物合成法を除くと、人工的にクモ糸タンパク質を大量かつ簡便に合成する手法は確立されていません。 今回、研究チームはこれまでに研究を進めてきた化学酵素重合[2]を取り入れた2段階の化学合成的手法を用いて、アミノ酸エステル
式が書ければ「京」が使える | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）計算科学研究機構コデザイン推進チームの村主崇行特別研究員らと、千葉大学の堀田英之特任助教、神戸大学の牧野淳一郎教授、京都大学の細野七月特任助教、富士通株式会社の井上晃マネージャーらの共同研究グループ※は、スーパーコンピュータ「京（けい）」[1]を用いて、数式のような簡潔な指示を書くだけでスーパーコンピュータでの計算に必要となる高度なプログラムを自動生成できるプログラミング言語「Formura」を開発しました。 スーパーコンピュータでの計算に必要となるプログラムはときに数十万行にも及び、作成やチューニングは大変困難です。一方で、原理的にはシミュレーションしたい自然現象とその離散化法[2]を指定すれば、プログラムは機械的に生成できます。しかし、プログラミングはシミュレーションとコンピュータ双方に深い知識が必要となる非常に高度な作業であり、多数の計算機を協調して動作させ
乱雑さを決める時間の対称性を発見 | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）理論科学連携研究推進グループ分野横断型計算科学連携研究チームの横倉祐貴基礎科学特別研究員と京都大学大学院理学研究科物理学宇宙物理学専攻の佐々真一教授の共同研究チームは、物質を構成する粒子の“乱雑さ”を決める時間の対称性[1]を発見しました。 乱雑さは、「エントロピー[2]」と呼ばれる量によって表わされます。エントロピーはマクロな物質の性質をつかさどる量として19世紀中頃に見い出され、その後、さまざまな分野に広がりました。20世紀初頭には、物理学者のボルツマン、ギブス、アインシュタインらの理論を踏まえて「多数のミクロな粒子を含んだ断熱容器の体積が非常にゆっくり変化する場合、乱雑さは一定に保たれ、エントロピーは変化しない」という性質が議論されました。同じ頃、数学者のネーターによって「対称性がある場合、時間変化のもとで一定に保たれる量（保存量）が存在する」という定理が証
人工的に設計したタンパク質による金属ナノ結晶の生成 | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）ライフサイエンス技術基盤研究センター構造バイオインフォマティクス研究チームのケム・ツァンチームリーダー、アルノウト・ヴット国際特別研究員と、横浜市立大学大学院生命医科学研究科のジェレミー・テイム教授らの共同研究グループ※は、金属と結合するピザ型タンパク質[1]を設計し、規則正しく配列した7個のカドミウムイオンと12個の塩化物イオンから成る世界最小のナノ結晶[2]を作ることに成功しました。 生物が体の内外に鉱物（ミネラル）を作り出すことをバイオミネラリゼーション[3]と呼びます。リン酸カルシウムによる歯や骨、炭酸カルシウムによる貝殻の形成がその例です。近年、バイオミネラリゼーションを模倣することで、ナノスケール（1nmは100万分の1mm）の部品を人工的に合成する試みが進められていますが、タンパク質がどのようにバイオミネラルを形成するかについてはまだ不明な点が多く残
スーパーコンピュータ「京」がGraph500で世界第1位を奪還 | 理化学研究所
Graph500の詳細について（英語） Graph500とは 近年活発に行われるようになってきた実社会における複雑な現象の分析では、多くの場合、分析対象は大規模なグラフ（節と枝によるデータ間の関連性を示したもの）として表現され、それに対するコンピュータによる高速な解析（グラフ解析）が必要とされています。例えば、インターネット上のソーシャルサービスなどでは、「誰が誰とつながっているか」といった関連性のある大量のデータを解析するときにグラフ解析が使われます。また、サイバーセキュリティや金融取引の安全性担保のような社会的課題に加えて、脳神経科学における神経機能の解析やタンパク質の相互作用分析などの科学分野においてもグラフ解析は用いられ、応用範囲が大きく広がっています。こうしたグラフ解析の性能を競うのが、2010年から開始されたスパコンランキング「Graph500」です。 規則的な行列演算である連
細胞の分化状態の可視化に成功 | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）生命システム研究センター先端バイオイメージング研究チームの市村垂生研究員、渡邉朋信チームリーダー、大阪大学免疫学フロンティア研究センターの藤田英明准教授らの共同研究チーム※は、ラマン散乱光[1]の分光スペクトル[2]を用いて、細胞の分化状態を非染色かつ非侵襲で識別し、細胞分化の途中過程における細胞状態の変遷を可視化することに成功しました。 正常細胞とがん細胞との識別や良質な人工多能性幹細胞（iPS細胞）[3]の仕分けなど、細胞の種類や分化状態を判断するために、近年では遺伝子やタンパク質発現・相互作用などの情報が主に使われてきました。しかし、これらの情報を得るためには、細胞を破砕するか、蛍光抗体[4]で染色する必要があります。このような従来の方法では細胞に損傷を与えてしまうため、細胞を損傷なく識別する方法の開発が待たれていました。 ラマン散乱は、物質に光を照射した際
記憶痕跡回路の中に記憶が蓄えられる | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）脳科学総合研究センター 理研-MIT神経回路遺伝学研究センターの利根川進センター長らの研究チーム※は、従来記憶の保存に不可欠だと考えられていたシナプス増強[1]がなくても、記憶が神経細胞群の回路に蓄えられていることを発見しました。 私たちの記憶は、はじめは不安定ですが、記憶の固定化[2]というプロセスを経て、より長期的な記憶に変化します。記憶は記憶痕跡[3]とよばれる神経細胞群とそれらのつながりに蓄えられると考えられています。記憶が長期的に保存されるには、この記憶痕跡細胞同士のつながりを強めるシナプス増強という過程が不可欠であるとされています。実際、実験動物においてシナプス増強を薬剤で阻害すると、過去のことを思い出せなくなることが分かっています。しかし、記憶の固定化プロセスの中で、記憶痕跡を形成する神経細胞群そのものにどのような変化が起きているのかは、まったく分か
松本紘理事長が「理研 科学力展開プラン」を発表 | 理化学研究所
本日、松本紘理事長が記者会見を行い「理研 科学力展開プラン」を発表しました。 理研 科学力展開プラン ～ 世界最高水準の成果を生み出すための経営方針 ～ 我が国がイノベーションにより、地球と共生し、人類の進歩に貢献し、世界トップクラスの経済力と存在感を維持するため、理研は、総合研究所として研究開発のポテンシャルを高め、至高の科学力を以って国の科学技術戦略の担い手となる。 そのため、大学と一体となって我が国の科学力の充実を図り、研究機関や産業界との科学技術ハブ機能の形成を通してこれを展開することにより、世界最高水準の成果を生み出すべく、次の五つの柱に沿って、高い倫理観を持って研究活動を推進する。 1. 研究開発成果を最大化する研究運営システムを開拓・モデル化する 理研全体の最適化に向けて本部機能を強化。また、定年制と任期制の研究人事制度を一本化し、新たなテニュア制度を構築する等、研究開発成果
超並列分子動力学計算ソフトウェア「GENESIS」を開発 | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）計算科学研究機構粒子系生物物理研究チームの杉田有治チームリーダー、ジェウン・ジョン研究員、杉田理論分子科学研究室の森貴治研究員らの共同研究チーム※は、生体分子の運動を１分子レベルから細胞レベルまでの幅広い空間スケールで解析可能なシミュレーションソフトウェア「GENESIS」を開発し、5月8日からオープンソースソフトウェアとして無償で公開します。 近年、計算機によるシミュレーションは、実験、理論に次ぐ第3の解析手法として、さまざまな分野で活用されています。生命科学では分子動力学法[1]と呼ばれるシミュレーション技法が、タンパク質の立体構造予測や、酵素反応のメカニズムの解明、薬の理論設計などに広く応用されています。分子動力学法は粒子間相互作用[2]をクーロンの法則などの物理法則に基づいて計算し、ニュートンの運動方程式F = maを解くことで分子の動きをコンピュータ内で
高強度レーザーによるスペースデブリ除去技術 | 理化学研究所
2015年4月21日 理化学研究所 エコール・ポリテクニーク 原子核研究所宇宙物理センター/パリ第7大学 トリノ大学 カリフォルニア大学 アーバイン校 要旨 理化学研究所（理研）戎崎計算宇宙物理研究室の戎崎俊一主任研究員、光量子工学研究領域光量子技術基盤開発グループの和田智之グループディレクターらの共同研究グル―プ※は、スペースデブリ（宇宙ゴミ）の除去技術を考案しました。数センチメートル（cm）サイズの小さなスペースデブリを除去する方法の提案は、初めてです。これはエコール・ポリテクニークと原子核研究所宇宙物理センター/パリ第7大学（フランス）、トリノ大学（イタリア）、カリフォルニア大学アーバイン校（米国）との共同研究による成果です。 スペースデブリは、地球衛星軌道を周回する不要な人工物体です。近年宇宙開発の活発化に伴い増え続けています。2000年から2014年の間にスペースデブリの量は約2
研究不正行為に関する処分等について | 理化学研究所
理化学研究所は、平成26年3月31日及び12月25日に、それぞれ「研究論文の疑義に関する調査委員会」及び「研究論文に関する調査委員会」により研究不正行為が認定された案件について、下記のとおり処分の決定等を行いましたので、お知らせします。 記 職員について、本日付けで次のとおり懲戒処分等を行いました。 竹市雅俊 元 発生・再生科学総合研究センター長、センター長戦略プログラム長(兼務) （現 多細胞システム形成研究センター 特別顧問） ･･･任期制職員就業規程第50条に定める譴責 これを受けて、竹市雅俊は、給与の10分の1(3ヶ月)の自主返納を行うこととしました。 丹羽仁史 元 発生・再生科学総合研究センター 多能性幹細胞研究プロジェクトリーダー (現 多細胞システム形成研究センター 多能性幹細胞研究チームリーダー） ･･･文書による厳重注意 なお、本案件に係る小保方晴子元職員及び若山照彦元職
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