プラスティックで「真核細胞」の作成に成功"【画像】http://wired.jp/wp-content/uploads/2014/01/plasticcell.jpgオランダの化学者チームが、ポリマーによる人工的な「真核細胞」を世界で初めて作成した。このような細胞が可能にする新しいマイクロレヴェルの技術によって、人工光合成やバイオ燃料の製造に革命が起きるかもしれない。オランダにあるラドバウド大学ナイメーヘン校の化学者チームが、ポリマーを使った「真核細胞」を世界で初めて作成した。真核細胞とは、核などの組織が膜で包まれた細胞であり、地球上のすべての複雑な生物形態の基盤となっている。真核細胞では、とても規模が小さく非常に効率のよい化学反応が可能だが、実験室でこれを再現するのは難しかった。化学者チームは今回、細胞の基盤構造体に水滴を使い、そこに、核などの主要な構成要素を真似た酵素で満たされた、小さなポリスチレンの球を挿入した。細胞壁の代わりに「ポリブタジエン-b-ポリ」で全体を包み、ポリマーソーム(合成ポリマーで形成された膜によって定められたベシクル=球殻状に閉じた膜構造を有する小胞)を形成した。してできたものは、本物の細胞のように仕切られており、多段階の化学工程に対応できる。研究チームは概念実証として、これを暗闇の中で光らせた。今回の結果は、合成生物学と合成化学に大きな影響を与える可能性がある。このような細胞が可能にする新しいマイクロレヴェルの技術によって、人工光合成やバイオ燃料の製造に革命が起きるかもしれない。Chemistry」誌で発表された。主導したヤン・ファン・ヘストは、「これらのシミュレーションによって、われわれは生きている細胞をより理解することができる」と述べている。石谷治教授と豊田中央研究所の稲垣伸二シニアフェローの共同研究チームが、2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発した。太陽エネルギーを高効率で化学エネルギーに変換する植物の光合成に匹敵する人工光合成の実現につながる成果。光を吸収する有機分子を多量かつ規則正しく配置した壁で構成される多孔質材料のメソポーラス有機シリカ(PMO)に金属錯体を導入することにより、400個を超える有機分子が吸収した光エネルギーを集めた。5つの金属錯体が集め、最終的に一つの分子に集約することができた。植物の光合成では、クロロフィルなど比較的単純な分子の集合体(LH2と呼ばれる光アンテナ)を葉の表面に幅広く配置することで、大面積で太陽光を捕集している。これをエネルギー移動により、まず単位面積当たり数の少ないLH1(クロロフィルの集合体)に集め、その後、その近傍に配置された構造が複雑な反応中心へと移動させる2段階での光エネルギー集約ステムを構築することで、太陽光の効率の良い利用を達成している。これまで、植物を真似た光捕集システムの研究は行われてきたが、多量の単純な有機分子から2段階で光を集約するシステムの報告はなかった。PMOの開発は、豊田中研の稲垣グループが行った。東工大の石谷研究室は、LH1と反応中心のモデルとしての多核金属錯体(Ru-Re5)を開発した。5つのレニウム錯体が吸った光が同じ分子内の中心に配置された一つのルテニウム錯体に集約される1段階光捕集系であるという。今回、Ru-Re5をPMOの空孔に導入・固定した。この複合系は、光合成と同様に2段階で光エネルギーを集約することができる。400個を超えるPMOの有機分子(植物のLH2に対応)が捕集した光エネルギーは、まずRu-Re5の5つのレニウム(LH1に対応)錯体が集め、最終的に一つのルテニウム錯体(反応中心に対応)に集約される。今回開発した光捕集システムを、二酸化炭素の還元資源化や水からの水素発生を駆動する光触媒と融合することで、太陽エネルギーを効率よく吸収し、化学エネルギーに変換する人工光合成系の開発につながる。このシステムの導入により、高価で稀少な人工光合成用の光触媒の使用量を大幅に低減できるという。【画像】http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2014/01/n000122.jpg(左)今回開発した光捕集・集約システム:多くの有機基(ビフェリル)が導入された壁で構成された多孔質材料に、直鎖状の5核レニウム錯体の中心にルテニウム錯体が結合した分子が固定されている。名古屋大トランスフォーマティブ生命分子研究所は、遺伝子操作により、植物が光合成に必要な二酸化炭素(CO2)を取り込む表皮上の穴「気孔」を、通常より大きく開かせることに成功したと発表した。光合成が促進され、植物の生産量も増加すると確認。23日に米科学アカデミー紀要電子版に論文を掲載した。研究所の木下俊則教授(植物生理学)によると、気孔の開口を制御する世界初の技術で「農作物の収穫増や、バイオ燃料の生産拡大が期待されるほか、CO2削減にも貢献できる可能性がある」としている。よる生成物はギ酸(HCOOH)だったが、触媒の材料をインジウムから銅に置き換えてメタン(CH4)を生成することに成功した。今後は、2015年までに、植物と同等レベルの太陽光エネルギー変換効率(照射した太陽光のエネルギーに対して、生成した有機物が有するエネルギーの割合)でメタンを生成することを目標としている。従来の生成物だったギ酸は、化学メーカーの原材料として利用されている他、燃料電池車の燃料として注目されている水素の原料にもなる。ギ酸そのものは、直接燃料として利用はできない。メタンは、都市ガスなどに利用される燃料ガスである。ギ酸と同様に水素合成の原料にもなる。現在、パナソニックの人工光合成における、メタン生成時の太陽光エネルギー変換効率は0.04%。これを、バイオマスとして使用されている植物(スイッチグラス)の光合成と同等の0.2%にまで高めたい考えだ。離島・竹島(屋久島の北約40キロ)で新種のラン科植物を発見したと発表した。「タケシマヤツシロラン」と命名され、近く、フィンランドの植物学会誌に掲載される(電子版は掲載済み)。国内で未知の植物が見つかるのは極めてまれ。このランは光合成をせず、花も咲かせない。末次研究員によると、こうした特徴を持つ植物は世界で2例目という。末次研究員によると、光合成をせずに他の植物や菌類から養分を奪う「従属栄養植物」を調査中の昨年4月、竹やぶの中で100本以上が自生しているのを見つけた。知られている「ハルザキヤツシロラン」に近い種類だが、花の内部構造に違いがあり、新種と判明した。タケシマヤツシロランは土壌の菌類から栄養を取る。普段は地中で栄養を蓄えているが、春先の約1カ月間だけ地上に長さ約7~16センチの花茎を伸ばす。花は開かずに、つぼみの中で自家受粉し、数万個の種子を数十メートルの範囲に飛ばす。光合成をせず、花を咲かせない(閉鎖花)という二つの特徴を持つ植物は、同じヤツシロランの一種が台湾で確認されているという。花を咲かせない理由は不明。末次研究員は「植物の主要な特徴を失っており、いわば『植物であることをやめた植物』。不思議な生態に至った経緯を解明したい」と話している。アンテナ異世界アンテナアンテナαまとめサイト図鑑パッとま!2chまとめのまとめアンテナ速報アニポワニアンテナエクストラオカルト・アンテナみんなのアンテナウキウキアンテナ金は命より重いアンテナバンク2chまとめのまとめアンテナ5chまとめのまとめみんなのアンテナ名無しアンテナまとめニュースヤフーアンテナまとめツール2chまとめくすアクセスランキングパーツを表示するにはJavaScriptを有効にして下さい。