短波による科学ニュースのまとめ : NPR | 武漢ベイクドビスケット株式会社

NPR のアリ・シャピロが、ショートウェーブポッドキャストのホストであるレジーナバーバーとエミリークウォンと、多細胞生物の謎、おむつで建てられた家、グミキャンディの物理学について話します。

ARI SHAPIRO, HOST:

NPR の短波ポッドキャストで友人からの科学ニュースをお楽しみください。エミリー・クォンとレジーナ・バーバーがホストで、最新の科学の総まとめに来ています。こんにちは、お二人とも。

レジーナ・バーバー、署名入り: やあ、アリ。

エミリー・クウォン、署名入り: やあ、アリ。

シャピロ: 今週は何がありますか?

クウォン: それで、私たちは皆さんに 3 つのストーリーを用意しました。今回はすべて構造に関係しています。つまり、物事がどのように構築され、各部分の合計よりも大きくなるかということです。

シャピロ: テーマが大好きです。

バーバー: そうですね。つまり、1 つは文字通りの建物の建設に関するもの、1 つは完璧なグミキャンディの構築に関するもの、そして 1 つは単細胞生物がどのようにしてより複雑な構造を構築するかに関するものです。

シャピロ: そそられる。レジーナ、私たちを追い出してください。最初に何を持っていますか？

バーバー: ああ、アリ。私がここに来たのは、世界中の親たちの罪悪感を少しでも取り除くニュースをお届けするためです。使用済みの紙おむつは、コンクリートの生産や住宅の建設に再利用できるのです。

シャピロ: おむつハウス? なぜおむつで家を建てるのですか？

バーバー: そうですね、そのほうが安くて環境に優しいからです。そして研究者らは、一般的な住宅の建設とは別に、新しい住宅を迅速かつ低コストで建設する必要があり、そこらにあるものを使って建設する必要がある場合に、災害救助にも役立つ可能性があると考えている。そして、実際に通常のコンクリートに使用される砂が不足している現在、研究者たちは、汚れたおむつのような、より持続可能な代替品を見つけることに興味を持っています。

シャピロ: ごめんなさい。家は汚れたおむつのような臭いがしますか？

バーバー: いいえ、消毒されています。

シャピロ: (笑い) これらの家のうちの 1 つについて教えてください。

バーバー: はい、そうです。彼らはこれを、深刻な住宅不足に悩むインドネシアで実験している。そして、シスワンティ・ズライダ率いる研究チームは、おむつコンクリートを使用して、約400平方フィートの小さな試作住宅を実際に建設しました。彼らはおむつを細断し、消毒するために化学薬品を加え、砂の一部をコンクリートに混ぜて置き換えた。そして彼らは今週、それに関する論文を科学誌サイエンティフィック・リポーツに発表した。そして、外部の耐力壁にはおむつの約10％を使用できるが、非構造の壁や床には最大40％のおむつを使用できる可能性があると述べました。そしてそれは道路にも使用される可能性があります。

シャピロ: おむつを履いて運転する - それで、わかりました、今のところ、これは概念実証のように聞こえます。実際にスケールアップして簡単かつ安価にできるでしょうか?

バーバー: つまり、それは希望ですよね？そしてこれらの科学者たちは、リサイクルの場合と同様におむつの回収にも地方自治体と協力する必要があると語った。そして、これに取り組みたいコミュニティは、おそらく何らかの機械を購入する必要があるでしょう。そして、このプロセスを簡単かつ手頃な価格で再現できるようにするには、さらなる研究が必要です。しかし、そうです、それが目標です。材料が地元で提供され、利益も地元にあるプロセスです。つまり、コミュニティ内のすべてのものです。

シャピロ: はい、おむつハウスは構造に関する第 1 の話です。エミリー、ストーリー No. 2 は少し小さいのはわかっています。

クォン: はるかに小さいです、はい、規模的には - アリ、私たちは生物学の授業に戻って、あなたが学校で覚えているかもしれない単細胞生物についてのその 1 章に戻ります。

シャピロ: 顕微鏡で見ると写真が撮れます。

クォン：はい。はい。したがって、進化の歴史のさまざまな瞬間で、単細胞生物は多細胞生物に進化し、私の猫やあなたの犬、そしてもちろん私たち 3 人のような複雑な生命体を生み出しました。そして、そのプロセスがどのように起こったのか、単一細胞が一体となって移動し代謝できる多細胞体へと構築され始めた方法を説明する新しい論文がネイチャー誌に掲載されました。

シャピロ: 現代の研究者たちは、数億年前に起こったこの進化の秘密をどのように解明したのでしょうか?

クォン：それは興味深い話ですね。そうですね、それはジョージア工科大学の進化生物学者であるウィル・ラトクリフという男が大学院に通っていたときに始まりました。彼は、単一細胞の結合を促す方法を見つけ出し、ビール酵母を使った実験をセットアップしたいと考えていました。そして彼の質問は、実験室でどうやって多細胞進化を強制するのかということでした。こちらがウィルです。

ウィル・ラトクリフ: 私たちは単一の細胞から始めているので、細胞のグループを形成するものに利点を与える方法が必要であることを知っていました。

クォン: それで、ウィルは毎日、試験管内の酵母細胞をかき回して、一番早く底に沈んだものを抽出しました。次に、彼はその集団を使って翌日の酵母集団を増殖させ、それを繰り返し、他の細胞をすべて廃棄しました。

シャピロ: 底に沈んだ酵母細胞の何がそんなに特別だったのですか?

クォン: そうですね、一緒にいたからです。基本的に、彼は生物学をハッキングして、くっついた酵母が生き残る選択圧を作り出しています。そして 2 か月以内に、酵母細胞は雪の結晶のような数十個の細胞からなる分岐構造を作成しました。注目すべきことに、ウィルは空から雪が降っているときにこの突破口を開きました。

ラトクリフ：これは、真冬のミネソタで始まったという事実へのオマージュのようなものでした。大きな雪が降っていました。

クォン: そして彼は、酵母スノーフレーク (彼が言うところの) を使ったこの研究を何年も続けました。ジョージア工科大学の同僚、オザン・ボズダーグ氏は、酵母菌の酸素を何世代にもわたって奪うと、酵母菌はさらに大きく強く成長し、各細胞がより絡み合い、その結合は木のように強固になると判断した。そしてそれが真の多細胞性を生み出す一種の発展です。

シャピロ: それで、このことから、単細胞生物がどのようにしてあなたの猫や私の犬になったのかがわかりますか?

クォン: (笑い) とても良い質問ですね。そのような進化が何十回も起こりました。私たちの祖先は酵母とは異なりますが、これらの実験が示しているのは、多細胞性が可能であるのは細胞がくっついているからだけではないということです。それは彼らの間の絆が強くて永続的だからです。

シャピロ: そこには集団としての強さについての比喩があります。さて、デザートは最後に取っておきました。グミキャンディーについての研究がありました。あれは何でしょう？

バーバー: ええ、つまり、最も説得力のある構造を最後に取っておきました。

クォン: そうですね。トルコのオジェギン大学と中東工科大学の研究者たちは、基本的に、どうすればグミキャンディーを最適な状態に保つことができるのかを知りたかったのです。

シャピロ: だからこそ、私たちはこのショーを「すべてを考慮」と呼んでいます。

（笑い）

シャピロ: 最適なグミをどのように定義しますか?

クウォン: わかりました、最適なグミ状です。これはどういう意味ですか? そうです、保存可能で噛みごたえのあるという意味です。固いグミが好きな人はいないですよね？それで...

シャピロ: そうですね。

クウォン: ...トルコの研究者たちです。彼らは今週、大量のグミキャンディーの実験を詳述した論文を流体物理学誌に発表しました。彼らは、たとえばグルコースシロップとスクロースの比率や保存条件、温度条件などを変更すると、最終結果がどのように変化するかを知りたかったのです。そしてこれはキャンディーの品質にとって重要です。可能な限り最高の製品を入手したいと考えています。

バーバー: そうですね。つまり、アリ、物理学者として、そしてキャンディー愛好家として、私はこの研究が大好きです。グミ作成の組み合わせが非常に多かったので、すべてを説明するには統計モデリングを使用する必要がありました。彼らは、どのキャンディー製造方法が最良の構造を生み出すかを判断するために、キャンディー内の分子間の結合の平均長さも測定しました。これは最高の物質科学です。

シャピロ: わかりました。リードを埋めてしまっているのです。ここでの結論は何でしょうか？彼らは何を学んだのでしょうか？

クォン: この研究によれば、保存期間の長い安定したキャンディを作るための最良のグミの組み合わせは、混合物中のコーンスターチを減らしてゼラチンを増やすこと、そしてそれらを柔らかい状態に保ち、暖かい室温などで保存することです。寒すぎたり暑すぎたりすると硬くなってしまうからです。

シャピロ: 家に帰ったらすぐに冷蔵庫からグミベアを取り出すつもりです。

バーバー: でも、面白い事実があるんだよ、アリ。材料科学の観点から見ると、グミキャンディーは分子の長い鎖であるため、これは実際に完全に理にかなっています。そして、それらはガラス転移と呼ばれるものを経験し、寒くなるとガラスのように硬くなり、より脆くなり、私たちがキャンディーで愛している柔軟性と噛みごたえの一部を失い始めます。

シャピロ: 寒さの中では、私たちは皆、柔軟性が少し低下すると思います、そう思いませんか? エミリー、レジーナ、この最先端の研究を私たちにもたらしてくれて本当にありがとう。

クォン：本当に楽しかったです。私たちに感謝します。

バーバー: ありがとうございます。

シャピロ: エミリー・クォンとレジーナ・バーバーが司会を務める NPR の科学ポッドキャスト「ショートウェーブ」では、新しい発見、日常の謎、見出しの裏にある科学について学ぶことができます。

(ベイビー・バッシュの曲「SUGA SUGA」のサウンドバイト)

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