ビッグバン宇宙を実験室で再現できる理論を構築 トポロジカル物質を使った極限宇宙シミュレータの理論
【本学研究者情報】 〇大学院理学研究科 物理学専攻 助教 堀田昌寛 研究者ウェブサイト 〇大学院理学研究科 物理学専攻 教授 遊佐剛 研究室ウェブサイト 【発表のポイント】 トポロジカル物質の一種である量子ホール状態のエッジ(注1)を膨張させることで、ビッグバン宇宙の始まり（注2）で起こる物理を検証できる理論を構築しました。 ホーキング博士らが予言していた、急膨張するインフレーション宇宙(注3)で起こるホーキング輻射(注4)や、宇宙の構造形成(注5)の起源を擬似実験として検証できる可能性も示しました。 これらの手法と理論により、従来の天文観測や大規模加速器実験に頼らない、極限宇宙の新しい検証実験への道が開かれました。 【概要】 ビッグバン宇宙の始まりやブラックホール(注6)を理解するために、量子力学と一般相対性理論の統一を目指した量子重力(注7)に関する理論研究が進められ、それらの理論検証
自然界の「ムダの進化」が生物多様性を支える 生物種の個体数増加に寄与しない利己的な性質の進化が導く多種共存
【発表のポイント】 自然界でこれほど多様な生物種が共存できるのはなぜか、「競争強者」が「弱者」を排除してしまわないのはなぜか、生態学の重大な未解決問題を解く理論の提案。 多くの生物（特にオス）に見られる色鮮やかな模様、求愛ダンス、歌、巨大な角など、種内に生じた「ムダの進化」が鍵。 「ムダの進化」によって、異種間の競争の影響が緩和され、その結果、多種の共存が促進されうることを理論的に提示。 種間競争を重視する従来の見方とは対照的な生態系観の提案。 【概要】 生物の装飾や求愛行動などの適応的特徴の進化は、その個体にとっては有利でも、種全体の増殖率への貢献は期待できないことから、種の繁栄にとっては、いうなれば「ムダの進化」です。東北大学大学院生命科学研究科の近藤教授、クイーンズランド大学 山道上級講師のほか、兵庫県立人と自然の博物館、理化学研究所数理創造プログラム、京都大学、千葉大学、琉球大学、
世界初：哺乳類における「硫黄呼吸」を発見 - 酸素に依存しないエネルギー代謝のメカニズムを解明 -
東北大学大学院医学系研究科の赤池孝章（あかいけ たかあき）教授らのグループは、ヒトを含む哺乳類が硫黄代謝物を利用した新規なエネルギー産生系（硫黄呼吸と命名）を持つことを、世界で初めて明らかにしました。本研究は、哺乳類が酸素の代わりに硫黄代謝物を使用してエネルギー産生していることを明らかにした科学史に残る画期的な発見です。今回の新しい「硫黄呼吸」メカニズムの発見は、老化防止・長寿対策、肺気腫や心不全などの慢性難治性呼吸器・心疾患、がんの診断・予防・治療薬の開発に繋がることが期待されます。 本研究成果は、2017年10月27日10時（英国時間、日本時間10月27日18時）に、英国科学誌「Nature Communications」に掲載されました。 ポイント ヒトを含む哺乳類は酸素呼吸によってエネルギーのほとんどを産生しており、生命活動を維持するためには酸素が必須であると考えられていた。 この
高校保健副教材「妊娠しやすさ」グラフの適切さ検証-人口学データ研究史を精査 | プレスリリース | 東北大学 -TOHOKU UNIVERSITY-
東北大学大学院文学研究科の田中重人准教授は、2015年の高校保健副教材 (文部科学省作成) の「妊娠のしやすさと年齢」グラフに関し、その元データを掲載した1978年の論文とそれを引用した文献を網羅的に調べました。その結果、このデータは早婚の女性に限定して推定したものであり、結婚からの時間経過による性行動変化と加齢の効果とを混同しているとの専門家からの批判があること、この批判への反論や再検証はないまま放置されてきたことがわかりました。また、副教材グラフは、原典の論文ではなく、それを不正確に写した別の論文からの曾孫引きであるために本来の値からはずれた曲線になっており、原典には存在しない「22歳がピーク」という印象を作り出しています。このようなグラフを学校教材に採用するのは不適切と田中准教授は指摘しています。 この研究成果は『生活経済政策』230号に掲載されました。
長時間のビデオゲームが小児の広汎な脳領域の発達や言語性知能に及ぼす悪影響を発見 ～発達期の小児の長時間のビデオゲームプレイには一層のケアを喚起～ | プレスリリース | 東北大学 -
発達期の小児の長時間のビデオゲームプレイには一層のケアを喚起 東北大学加齢医学研究所・認知機能発達（公文教育研究会）寄附研究部門（川島隆太教授）は、MRI等の脳機能イメージング装置を用いて、健常小児の脳形態、脳血流、脳機能の発達を明らかにすると共に、どのような生活習慣が脳発達や認知力の発達に影響を与えるかを解明してきました。 この度、同部門の竹内光准教授・川島隆太教授らの研究グループは、小児の縦断追跡データを用いて、ビデオゲームプレイ習慣が数年後の言語知能や脳の微小形態の特徴とどう関連しているかを解析し、長時間のビデオゲームプレイが、脳の前頭前皮質、海馬、基底核といった高次認知機能や記憶、意欲に関わる領域の発達性変化や言語性知能に対する影響に関連していることを明らかにしました。今回の知見により発達期の小児の長時間のビデオゲームプレイには一層の注意が必要であることが示唆されます。 脳の微小な
魚類ゲノム進化3億年の謎に迫る
私たちヒトを含む脊椎動物は、今から5億年ほど前の祖先で2回にわたってゲノム（全遺伝情報）が倍になる「全ゲノム重複」を経験しました。また、同じ脊椎動物である真骨魚類（約2万6千種が含まれる魚類の中心的グループ）では、さらにもう1回の全ゲノム重複を経験しました。これらの全ゲノム重複が脊椎動物の進化にどのように影響を及ぼしたかについては未だに明らかになっておらず、国内外の研究者がその解明に向けて凌ぎを削っています。 この度、沖縄科学技術大学院大学（OIST）、琉球大学、東北大学および日本大学に所属する5人の研究者たちが、魚類の中心的グループである真骨魚類のゲノム形成について、新たな系統解析プログラムと数理モデルを駆使して解析した結果、約3億年前に真骨魚類の祖先において3回目の全ゲノム重複が起った後、コピーされた重複遺伝子がまとまって欠失し、急速に現在の姿に近いゲノムに再構成されたことを突き止めま
青色光を当てると昆虫が死ぬことを発見～新たな害虫防除技術の開発に期待～ | プレスリリース | 東北大学 -TOHOKU UNIVERSITY-
東北大学大学院農学研究科の堀雅敏准教授の研究グループは、青色光を当てると昆虫が死ぬことを発見しました。紫外線の中でも波長が短いUVCやUVBは生物に対して強い毒性をもつことが知られています。しかし、比較的複雑な動物に対しては、長波長の紫外線（UVA）でも致死させるほどの強い毒性は知られていません。 一般的に、光は波長が短いほど生物への殺傷力が強くなります。よって、紫外線よりも波長の長い可視光が昆虫のような動物に対して致死効果があるとは考えられていませんでした。さらに、この研究で、ある種の昆虫では、紫外線よりも青色光のほうが強い殺虫効果が得られること、また、昆虫の種により効果的な光の波長が異なることも明らかになりました。本研究成果は青色光を当てるだけで殺虫できる新たな技術の開発につながるだけでなく、可視光の生体への影響を明らかにする上でも役立つと考えられます。 この成果は、2014 年12月
ダークマグマ：マントルの底のマグマは「暗かった」ー巨大高温マントル上昇流発生機構解明に大きな手掛かりー
東北大学大学院理学研究科の村上元彦准教授は、米国カーネギー研究所のアレキサンダー・ゴンチャロフ主任研究員、高輝度光科学研究センターの平尾直久研究員、日本原子力研究開発機構の増田亮博士研究員（現、京大原子炉実験所）、三井隆也主任研究員、米国ネバダ大学のシルビアモニク・トーマス博士研究員、米国ノースウェスタン大学のクレイグ・ビーナ教授との共同研究で、地球内部のマグマが深くなればなるほどその色は「暗く」なり、従来予想されていたよりもずっと熱を伝えにくくなることを世界で初めて明らかにし、マントルの底にごくわずかに存在するとされる重いマグマが、マントル底部に根っこを持つ巨大な高温マントル上昇流（スーパーホットプルーム）の発生メカニズムに極めて重要な役割を果たしていることを突き止めました。この結果は、これまで地球科学の大きな謎であった、核からマントルへの熱輸送特性の解明、スーパーホットプルームの発生機
ガラスは歪んだ20面体で埋めつくされている－半世紀来の矛盾を、材料科学と数学の融合研究で解決へ－
東北大学原子分子材料科学高等研究機構（AIMR）の陳明偉教授と平田秋彦准教授らのグループは、ガラス物質の局所構造を直接観察することに世界で初めて成功し、その形が非常に歪んだ20面体となっていることを明らかにしました。また、小谷元子教授（AIMR）、松江要助教（東北大学大学院理学研究科）との連携により、ガラス構造の解析としては初めて、数学的手法であるホモロジー解析を適応し、歪み方の似ている20面体がつながることで、ガラス構造に特徴的な不規則で密な構造をとっている可能性を示しました。 詳細（プレスリリース本文） ［問合せ先］ （研究内容について） 東北大学原子分子材料科学高等研究機構 准教授 平田秋彦 TEL: 022-217-5990 （報道担当） 東北大学原子分子材料科学高等研究機構 広報・アウトリーチオフィス 中道康文 TEL: 022-217-6146
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