糖鎖生物学入門―4 アルマ望遠鏡がとらえた、宇宙に存在する糖

前回は単糖の構造を簡単に紹介しました。炭水化物は一般にCm(H2O)nと表記され、炭素に水がついたような分子という意味で、carbo hydrate (炭・水化物)というのでした。ではm=2でn=2の化合物、C2(H2O)2というのはどんな分子でしょうか。
グリコールアルデヒドという名がついているこの分子は、PubChemでは下図のような構造であると表示されています。 立体構造はこんな感じです。

図の左の構造式をみると、右端にアルデヒド基-CH=Oがあります(註2)。HOCH2-CH=Oいう構造のこの分子は、diose とよばれ (di-は2という意味の接頭語、-oseは糖を示す接尾語ですので、2-carbon sugarとも言われます。二炭糖といいます。註1参照)、体内で重要な代謝産物として働いており、たとえばアセチルCoAに容易に変化することも知られています。
このdioseは実は宇宙に存在しています。その存在を明らかにしたのは、先日ブラックホールの形をとらえた電波望遠鏡システムALMAです。
The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) は、南米チリのAtacama砂漠に展開している電波望遠鏡群=アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計です。上にリンクを張った日本語での紹介ページのトップの「ALMA望遠鏡にまつわる10のこと」の第4番目に「地球外生命の可能性に迫る」という項目があり、そこにグリコールアルデヒドの分子の絵がのっています。説明文にはアミノ酸のことばかり書かれていますが、グリコールアルデヒドは様々な炭水化物のもとにもなる分子です。
発見された場所はIRAS 16293-2422という地球から400光年はなれた連星系のガスの中で、太陽系タイプの星が誕生している現場と考えられているところです。その暖かいガス(200-300K程度の温度だそうです)の中に初めてグリコールアルデヒドが存在することがALMA電波望遠鏡で検出されたのです(論文はここからダウンロードできました)。以下の動画も参考にしてください。

グリコールアルデヒドは上に述べたように最も簡単な糖 diose (二炭糖)であり、ホルムアルデヒドからはじまるホルモース反応(formose reaction)で、触媒の存在下で様々な単糖やリボースなども合成できる素材となる分子でもあります。ホルムアルデヒド(化学式はHCHOでありこれはC(H2O)とかけます)は宇宙空間に存在することがすでに分かっており、グリコールアルデヒドとホルムアルデヒドがホルモース反応をすると三炭糖(グリセルアルデヒドなど)ができあがり、それをもとに様々な糖が合成できるのです。つまり宇宙に、それも太陽系の形成現場にグリコールアルデヒドが検出できたということは、生物によらない触媒で、こうした糖が形成される可能性を補強する発見であり、生命の礎になる炭水化物分子の発見は、宇宙における生命の起源の研究に大きく貢献するというわけです。

最初の有機化合物の一つとして、簡単に糖ができる、というのはとても興味深い可能性です。生命は糖からできたのかもしれない、つまり、RNAワールド云々をするまえに宇宙に豊富な糖の存在が前提としてあって、糖を中心とするタイプの生命がまず最初にできた(RNAの中にも糖がはいっています)可能性すらでてくるわけです。今まで生命の起源の説明に糖を取り込む試みは少なかったのですが、糖鎖生物学者の多くは、RNAワールドより前の糖の形成にこそ、生命の起源を解くカギがあると確信していると思います。

ALMA望遠鏡の日本語サイトには動画ギャラリーもあり、研究者向けサイトととともに大変わかりやすく望遠鏡の全貌を紹介してくれています。本屋に山積みされていた本『スーパー望遠鏡「アルマ」の創造者たち』もおすすめです。ALMA望遠鏡の建設に日本の科学者たちが決定的な貢献をしているのがよくわかります。

註1:炭素が2つ入ってる糖が二炭糖、3つが三炭糖、4つが四炭糖、5つなら五炭糖、6つなら六炭糖です。英語では、di-が2の接頭辞、tri-が3、tetra-が4、penta-が5、hexa-が6の接頭辞ですから、それぞれdiose, triose, tetrose, pentose, hexoseというう名前となります。pentoseはペントースリン酸サイクルというのを生化学で習った人もいるかもしれません。ヘキソースもよく聞く言葉ではないでしょうか。

註2:単糖でアルデヒド基を含むものをaldose(アルドース)、ケト基をふくむものをketose(ケトース)と呼ぶことも覚えておくと良いと思います。glycolaldehydeはaldoseになります。註1とあわせると、aldotetroseとか、ketopentoseというのがどんな物質かがわかると思います。このようにketoseやpentoseに、炭素数を組み合わせた表現もよくみうけます。

Sydney Brenner先生がなくなられました―検索エンジンSemantic Scholarを使ってみよう

分子生物学の開拓者であり、モデル生物C. elegans(線虫シー エレガンス)を世に送Sydeny Brenner先生が先日(4月5日)なくなりました。RIP to a scientific hero.などとtwitterでも惜しむ声が多かったようです。雑誌Natureの追悼記事はこちらにあります。写真はOIST(沖縄科学技術大学院大学)提供のものです。(RIP というのはラテン語のrequiescat in paceの頭文字をとったもので、may he rest in peace, may she rest in peace, may they rest in peaceの意味だそうです。安らかにお眠りくださいという意味ですね。)
Brenner先生は分子生物学の開拓者の一人で、電子顕微鏡のネガティブ染色法の開発者でもあります。突然変異のメカニズムの研究で大きな業績をあげ、それを使ってアミノ酸をコードしている遺伝暗号が3つの塩基の並びからなる(あるいはありそうもないが3の倍数)ことを証明したり、トランスファーRNAの存在を予言、あるいはmRNAの存在をJacobとの共著論文で証明したりしています。これだけでもノーベル賞級の発見ですね。今まで分子生物学で大いに役立ったファージのように使いやすい多細胞生物で、発生や神経の問題を調べるために理想的なモデル生物を探した結果、線虫C. elegansを導入し、プログラムされた細胞死の研究でノーベル賞を授賞されています。私も英国ケンブリッジにいたときに先生のセミナーにでたことがありますが、理論面からの実験への鋭い切り口が印象的なセミナーでした。新しい技術は新しい発見を生むという先生の言葉は特に記憶に残っています。

Brenner先生の自伝的回想のインタビュー(発生生物学者で位置情報の三色旗モデルで有名なLewis Wolpertに語っています)をまとめた、「エレガンスに魅せられて」という本も前に買ってもっていますが、今は中古本でしか入手できないようですね。

YouTubeにはBrenner先生の動画が色々ありますので、適当なのを選んでご覧になるといいと思います。上に載せている動画は2017年に四日間にわたってシンガポールで行われたBrenner先生の講義の動画です。四日分がアップロードされていますのでご覧ください。この講義はIn the Spirit of Science: Lectures by Sydney Brenner on DNA, Worms and Brains という題で、本になっているようです。私はまだ入手していませんが英語が聞き取れない人は買ってみるのも良いと思います。Kindle版は安く入手できるようです。
この動画、まだ最初のあたりしか見ていませんが、 Turingとvon Neumannの話からはじまっています。Brenner先生はSchrodingerのWhat is Life?には全く興味をもてなかったと、上の自叙伝の本で述べていますが、かわりにNeumannの自己増殖オートマトンの理論に深い興味をもたれたようです。このYouTubeの講演でいっている自己増殖オートマトンの本というのは、たぶんノイマンが1948年にHixsonシンポジュウムというシンポジュウムで、THE GENERAL AND LOGICAL THEORY OF AUTOMATAという題で講演した論文で、後に出版されたこの本Theory of Self-Reproducing Automataではないと思います。Hixson symposiumのNeumannの論文は、中央公論社からでた世界の名著66 現代の科学IIに品川嘉也先生の訳で「人工頭脳と自己増殖」という題で邦訳されています。図書館や古本で探して見られると読めると思います。詳しい注釈がついているので翻訳版はおすすめです。英語の論文はここにあります。これはSemantic Scholarという検索エンジンを使って探しました。これは、工学系、生命科学系にかかわらずとても有用な検索エンジンのように思われます。この検索エンジンはマイクロソフトの創設者の一人Paul Allenが設立したAllen Institute for Artificial Intelligenceが作成しているAIベースの検索エンジンです。コンピュータ科学や生命医科学の論文が収録されており、たとえばC. elegans, chondroitin synthaseで検索すると、私達の論文がトップにでてきます。

遺伝暗号の解読をBrenner先生やCrickたちが進めていたとき、モスクワの学会で全く無名の研究者が遺伝暗号の解読の成功を発表しました。その時、彼の発表会場はほとんど空で人がいなかったそうです。遺伝暗号の最初の解読結果が発表されたというのを友人のMatt Meselsonから聞いたCrickは、その無名のアメリカの科学者Marshall Nirenbergにもう一回、1000人以上が集まるシンポジュウムで同じ話をしてくれと依頼したそうです。シンポジュウムのプログラムにNierenbergの名前を手書きで書き加えたものが残っています。その場でNirenbergは二番目の遺伝暗号の解読の成功も発表したそうです。聴衆は電撃を受けたようなショックを感じたそうです。
これは、私がケンブリッジのMRC LMBのWhite先生のラボに入ったその日に、同時にポスドクにやってきたBob Goldsteinさんが書いているBrenner先生から聞いた話のまとめに載っている話です。自分の研究が抜きさられた(scoopedといいます)時のCrickの態度には学ぶべきところが多いです。Brenner先生の話を聞きに行ったときの別れの際にBrenner先生がGoldsteinさんに語った以下の言葉が印象的です。
As Brenner told me by way of parting advice: “Do the best experiments you can, and always tell the truth. That’s all.”

その他、Brenner先生に関する資料のリンクもGoldsteinさんの以下のページにありますのでご覧ください。

https://goldsteinlab.weebly.com/resources.html

 

私の口演動画の紹介を含むページを作っていただきました

以前、分子生物学会・生化学会の合同大会2017でランチョンセミナーをさせていただきました。その動画は以前紹介したようにYouTubeにでていますが、このたび、シュプリンガー・ネイチャーが電子ブックに関するインタビューや動画をまとめたページを作成してくださったと連絡を受けたので紹介しておきます。

「著者、利用者が語るその魅力 ― イーブック体験談」というページです。私の動画紹介だけのページはこちらです。他にもいろいろ面白い動画がありますのでご覧ください。

写真は近所の公園で一昨日撮影した桜です。桜がはらはらと散る光景も目につくようになり、そろそろ散った桜の花びらが道路をおおうようになってきました。

京都大学の動画サイトの紹介です―福岡では桜が本日開花しました

今朝 散歩しているとき、桜の花が開花しているのを見つけて写真にとりました。福岡市近郊での写真ですが、福岡市でも桜が開花したそうです。つくしもずいぶん大きくなっていて、近所の奥さんから どっさりいただいて先週おいしくいただきました。春のはじまりです。

今日は京都大学の動画サイトを紹介します。
京都大学OCW (Open Course Ware) というサイトです。理学部や医学部、医学研究科など京都大学の様々な講義、講演のビデオやシラバスが集められて公開されています。

上のリンクからいろいろ探してごらんになるといいですが、たとえば
聴講コース 臨床研究者のための生物統計学 (AMED生物統計家育成支援事業
聴講コース 臨床研究者のための生物統計学)という医学研究科のコースには、ここをコピペしただけですが以下のような講義のビデオがならんでいます。
宇宙怪人しまりす医療統計を学ぶ」(岩波科学ライブラリーに二冊あります)の著者の佐藤先生や挿絵を描いておられるという奥様の講義もみられますので是非ご覧ください。

第1回 2017年5月25日 なぜランダム化が必要なのか?
(日本語字幕あり)
田中 司朗 特定教授 Video
第2回 2017年7月20日 リスクの指標と治療効果の指標
(日本語字幕あり)
田中 司朗 特定教授 Video
第3回 2017年10月19日 仮説検定とP値の誤解
(日本語字幕あり)
佐藤 俊哉 教授 Video
第4回 2017年12月21日 生存時間解析の基礎
(日本語字幕あり)
米本 直裕 助教 Video
第5回 2018年2月1日 メタアナリシス
(日本語字幕あり)
田中 司朗 特定教授 Video
第6回 2018年5月17日 統計家の行動基準
この臨床試験できますか?

(日本語字幕あり)
佐藤 恵子 特任准教授 Video
第7回 2018年7月12日 データマネジメントとは
(日本語字幕あり)
多田 春江 特定准教授 Video
第8回 2018年10月25日 ランダム化ができないとき
(日本語字幕あり)
佐藤 俊哉 教授 Video
第9回 2018年12月20日 交絡とその調整
(日本語字幕あり)
佐藤 俊哉 教授 Video
第10回 2019年2月21日 回帰モデルと傾向スコア 佐藤 俊哉 教授 Video

そのほか、理学部をみると、細胞内情報発信学という講義が掲載されおり森 和俊 先生(理学研究科教授)の講義がみられます。3年生向けの講義ですが、面白そうです。

その他いろいろ探して各人の興味にあった講義を聴講してみてください。

糖鎖生物学入門―1

糖鎖生物学入門―1

今回から糖鎖生物学Glycobiologyについて、ゆっくり解説していきます。
生物の細胞の表面を眺めてみると、細胞膜の最外層、細胞が外界と最初に相互作用する領域(私は細胞膜のフロンティア領域と呼んでいます)には糖鎖sugar chainがびっしり存在しているのがわかります。たとえばここ やここにある、電子顕微鏡写真をご覧ください。
これらのリンクの写真にみられるように生物の細胞の表面は糖鎖でびっしり覆われています。これを糖衣glycocalyx(グライコ・ケイリクスと発音します。覚えておくとよいのですが、英語では単語の中にあるa という文字は「ア」と発音しないでアルファベットの読みそのままの「エイ」と発音する場合が多いです)と呼びます。細胞は糖のころもを着ているのです。糖衣は細胞の一番外側にありますから、外から細胞に感染するウイルスやバクテリアが最初に接触するのが糖衣の糖鎖です。細胞の最外層の糖鎖の創り出すパターンは、細胞の種類や状態を反映しており、糖鎖パターンが、その細胞のみかけを特徴づけているといってよいでしょう。隣の細胞やリンパ球、そして病原体であるウイルスや細菌が、まず第一に接触するのが細胞表面にある糖鎖です。糖鎖のパターンを認識して細菌やウイルスが好みの細胞に結合したり、病原性大腸菌O157の毒素(志賀毒素、あるいはベロ毒素とよばれています。赤痢菌の毒素と同じものもあります)が腎臓の細胞に結合したりします。もちろん糖鎖は病原体を呼び込むためにあるのではないので、細胞自身も糖鎖の配列を進化させることで、こうした細菌や細菌毒素、ウイルスに感染しないように進化しているわけで、病原菌や毒素、ウイルスと細胞表面糖鎖の共進化はこれからの面白い問題といえるでしょう。これから生命の第三の鎖ともいわれる糖鎖について学んでいきましょう。

タンパク質の多くには糖鎖がついています(糖鎖が付加(ふか)されているといいます)。ウイルス本体の外側に位置するタンパク質も同じで、ほとんどが糖鎖が付加したタンパク質(糖タンパク質)です。一般にウイルス感染は、細胞表面にある糖鎖にウイルスが結合するか、あるいはウイルス表面の糖鎖を細胞がくっつける事で成立します。

さて、この論文には、
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)30401-9
エイズウイルスに対する抗体ができにくい理由であるグリカンシールドの立体構造が述べられています。糖鎖がエイズウイルスのタンパク質部分を被ってバリアーをはっているというイメージですね。このバリアーがあるため、エイズウイルスに対する有効な抗体ができにくいということです。こういった糖鎖によるバリアをグリカンシールドglycan shieldと呼びます。下の図は上のCellの論文(Stewart-Jones et al., 2016, Cell 165, 813–826)
のGraphical Abstractからとったグリカンシールドの様子です。青や紫、緑の部分が糖鎖のグリカンシールドです。

ではこの論文があつかっているグリカンシールドの様子をブラウザで立体構造表示で観察してみましょう。タンパク質の立体構造のデータベースPDBにこの論文のエイズウイルス3量体(注1)に抗体が結合した複合体の立体構造が登録されています。そのうちの一つ、5FYJという名前で登録されている立体構造を見てみましょう。(ほかに5FYK, 5FYLも登録されているので比較してみてください) 以下のリンクをクリックしてブラウザで以下のページを表示してみてください。(表示させている動画が一番下にありますのでみてください)

https://www.rcsb.org/structure/5FYJ
上のリンクをクリックすると、左上に図が表示されています。その直下に3D Viewというのがありますね。その直後にあるStructure という単語をクリックしてください。するとブラウザの画面が変わって、立体構造が画面に表示されます。マウスを左クリックして動かすと立体構造が動くので、複合体の構造をくるくるまわして観察することができます。マウスホイールを回すと構造が拡大、縮小表示されます。またマウスの右クリックでオブジェクトを移動できます。
右側のメニューには、Assembly, Model, Symmetryなどと項目が並んでいます。Styleのプルダウン(初めはCartoonになっています)からSpacefillを選ぶと、スペースフィルモデルでの表示に変わります。Backbone、Surfaceなどいろいろ変えて表示がどう変わるか試してみてください。Ligandのところは、はじめはBall & Stickモデル表示になっています。これは糖鎖の部分を表示していますので、プルダウンからSpacefillを選んでみてください。またマウスを表示したい部分のところにあわせてそっと動かすと、その部分のアミノ酸名や糖の名前が表示されます。MANはαマンノース、BMAはβマンノース、NAGはN-アセチルグルコサミンのことです。

マウスの詳しい使い方はMouse controls documentationという部分をクリックすると表示されます。
以下は、立体構造を表示している動画です。
びっしり糖鎖が三量体のウイルスタンパク質表面に生えているのが実感できます。ナンテンの実のように赤いのが糖鎖です。

今回は、糖鎖のイントロと、糖蛋白質の立体構造をみるやり方の一つを説明しました。PDBは糖タンパク質にかぎらず様々なタンパク質の立体構造が集めてあるデータベースです。いろんな分子を表示してみると面白いです。

註1:3量体というのは、一種類の分子が3つ結合して複合体となり一体として働くものをいいます。2量体なら、2つ結合して一体として働く複合体のことです。エイズウイルスのこのタンパク質は糖鎖付加もされており、実際のウイルス上での状態を忠実に反映する3量体をつくるのに大変苦労したそうです。やっと安定な三量体ができたことから、グリカンシールドと抗体の関係なども解析できるようになり、立体構造もわかってきたそうです。

はやぶさ2 着陸成功おめでとうございます!

今日は小惑星探査機はやぶさ2の着陸の日でした。朝からYouTubeのライブ中継に釘づけの方も多かったのではないでしょうか。朝6時45分からのLive 中継が9時15分くらいに終わったあとも、記者会見などの中継がYouTubeのTHE PAGEチャンネルであってそれに釘づけでした。

機体からの電波のドップラー効果の数値を、正常な着陸シークエンスで予測されるドップラー効果の変動の数値と比較して着陸の成功を検証するという手法で、着陸の成功を推定するんですね。Live中継では、小学生にでもわかるように解説しようと皆さんが努力しながら話しておられるのが頼もしかったです。おかげで、この中継をみている小学生なら たぶんほとんどの内容が理解できたのではないでしょうか。

このごろの学生さんをみていると、ものすごく優秀で、私の若い時とはくらべものにならないくらい若者(40代から小学生まで)の能力が上がっているのを実感します。私の院生のころアインシュタインの生誕100年の一般向け講演会にいきましたが、前に座っていた小学生の男の子が、その子の前の人の座席を脚でとんとんと、けったりしていたのですが、内山龍雄先生の講演が始まるとちゃんと理解しており、もうすぐエレベータ―の話だ、等価原理の説明が始まるよなどとつぶやいていました。今ではそんな小学生がごろごろしているようですね。

若者は着実に育っています。これからはこうした優れた才能が活きる社会をつくらなくてはなりません。

上の図は記者会見のストリーミングのスクリーンショットです。はやぶさ2がタッチダウンしたあと上昇に転じた直後の画像で、はやぶさ2の影が大きくうつっていて、その下の一番黒い部分ははやぶさ2がホバリングしていてすこし静止していたため一番黒くなっているそうです。またゼ機体の右下の黒いしみのような部分ははやぶさ2の噴射の跡、上のほうにある黒い点々は巻き上がった砂、岩石がうつっているのではないかとのことでした。

 

ゲノム、トランスクリプトーム、プロテオームにグリコーム‥‥オームの話

OBS studioの使い方について少し補足しましたのでご覧ください。録画設定には自動構成ウイザードを使うと録画失敗が少なくなりますよという内容です。

さて今日はゲノム、トランスクリプトーム、グリコーム、コネクトームなどオームのついた言葉の解説です。簡単にいえば、オームは数学の記号のΣ(シグマ)のようなものと考えてください。genomeというのはgeneの総和Σです。transcriptomeというは、transcriptの総和Σです。connectomeというのは、神経どおしの結合様式の総和Σです。またglycomeというのは生物や組織、器官、細胞などの糖鎖修飾状態ののすべてという意味になります。
つまり、-omeという接尾語の前についている単語が表すものを全部もれなくあつめたものが、なんとか-omeの意味となります。genomeはgeneを全部集めたものの意味になりますから、発音もゲノムではなくて、ジーンの総和なのでジーノムとなります。プロテオームというのは、proteinの総和ですから、発現しているタンパク質のすべての集合の意味である、といった具合です。接尾辞の-omeについてOxford English Dictionary(OED)をひいてみると(九州大学図書館が契約しています)、以下の引用のように解説してあります。
3. Cell Biology and Molecular Biology. Forming nouns with the sense ‘all of the specified constituents of a cell, considered collectively or in total’
とあります。

genomeをOEDでひいてみると、1920年頃のドイツのでの用例からはじまり、もとは染色体のハプロイドの全体を意味しており、後にcomplete set of genes of an organism, species,organelle, etc.を意味するようになったとあります。以下引用です。

 Originally: a complete haploid set of chromosomes (of an organism, species, or    gamete). Later also:  the complete set of genes of an organism, species, organelle,   etc.
所属機関でOxford English Dictionaryを契約している方はご覧ください。
(-omeがΣの意味だというのは、以前、EMBLのバイオインフォマティクスの専門家が九大で講義されたときに習いました。)

写真の水仙は今朝撮影しました。福岡はあたたかで、梅も満開になっています。

画面、動画、テキストなどデータをクリップするソフトの紹介―その2 OBS studioの使い方

デスクトップでの操作の記録や、ビデオデータの記録方法―OBS studioの使い方

(2019/2/05に追記した部分は青字で表示してあります。参考にしてください。)
勉強や研究をしているとデータベースの使い方を説明する時にマウスカーソルの動きやクリックの様子などをビデオで記録して見せたいときがよくあります。また講演会などでストリーミング放送されているものなどを記録しておきたいこともあると思います。こんな時にはいろいろ有料のスクリーンレコーダーというジャンルのソフトウエアがあるのですが、インストールするときに使用許諾がいろいろ書いてあって、このソフト、信用できるのか?裏で妙なことをしていないのか?などと不透明な部分もあって、使用に不安を覚えます。前に名前だけ紹介しましたが、OBS studio というオープンソースの無料のソフト(Windows, Mac, Linux対応版があります)を使えば無料で使えて、わりに手軽に作業ができます。OBSはOpen Broadcaster Softwareの略です。
OBS Studio – Free and open source software for live streaming and screen recordingと題して、Githubにソースコードも公開されています
ゲームの画面を録画してYouTubeなどにアップロードするために良く使われているソフトですが、十分高解像度で画面の動きなどを逐一記録できるソフトです。ゲームをやる人のための日本語の解説は多いのですが、あまりデスクトップやウインドウの録画についての日本語の解説がないみたいですので、簡単に紹介したいと思います

OBS Studioのソフトのインストール:
https://obsproject.com/ja/download
からLinux, Mac, Windows版をダウンロードしてインストールします。私はwindows10 なのでWindows版の解説となりますが、他のOSでも大差ないはずです。

ページのウインドウズ、マック、リナックスのロゴをクリックすると右下にダウンロードインストーラが表示されるのでクリックしてダウンロードします。インストールするときにゲームの記録画面の配信モードにするか、単に録画だけにするかと聞いてきますので録画だけにするのがいいと思います。また管理者モードで実行するように設定できると思うので、そのように設定します。言語には日本語を選ぶといいでしょう。メニューなどすべて日本語になります。

ウインドウを録画してみよう:
インストールして起動すると下のギャラリーの一行目、一番左の図のような画面になります。(ギャラリーは、一番上の行の左から右へと図をみて、次は下の行にうつって左から右へとみてください。)中央の黒い枠の部分に表示されている中身が録画されます。この枠内にブラウザの画面とかデスクトップとかを表示し、録画したい部分をaltキーを押しながら枠の周りの囲み線をドラッグして選択します。選択がおわったら、shiftキーを押しながらドラッグして枠内にぴったりはいるようにしたら録画準備完了です。これから以下に詳しく説明します。

ウインドウ画面の録画をやってみましょう。まずFirefoxなどのブラウザの画面からキャプチャしてみましょう。Firefoxなどを先に起動してキャプチャしたい画面を表示しておいてください。

つぎにOBS studioを起動します。ウインドウキャプチャによる録画にはシーン、ソース、ミキサー、シーントランジション、コントロールとある下のほうの画面から、ソースの部分でプラスの記号をクリックします(ギャラリーの一行目左の図)。

するとウインドウキャプチャ、ゲームキャプチャなどがならぶプルダウンメニューがでますので(ギャラリー一行目真ん中の図)、ウインドウキャプチャを選んでみてください(一行目左から真ん中そして右の図)。ウインドウキャプチャのプロパティという画面がでて(二行目左の図)、カーソルをキャプチャするかどうかなどを設定できます。OKを押してとじてください(二行目真ん中の図)。Firefoxなどが起動していると、黒い画面の中にFirefoxのウインドウが表示されると思います。

黒い背景画面にうまく録画したい場面が全部がはいっていないと思います(二行目右の図)。黒い背景画面いっぱいの部分が録画されるので、録画する画面(クリックすると四隅と上下左右の各辺の中央に赤い丸印のある部分がハイライトされますのでその画面)を黒い画面いっぱいにあわせましょう。Firefoxの表示画面を選択する方法を例に紹介します。

表示されているFirefoxの画面をクリックして、画面の四隅と、左右、上下の辺の中央にある赤い丸を押します(二行目右から三行目左の図)。この赤丸の辺で囲まれた領域が現在録画されるようになっている範囲です。これを広げて全部が入るようにします。

Altボタンをおしながら赤丸がついている画面の赤丸をドラッグすると、記録したい画面を調節することができて、録画範囲を上下左右に広くしたり、狭くしたりして変更することができます。記録したい画面が決定できたら、altキーを離し、今度はshiftキーを押しながらドラッグして、選択した録画範囲の画面を後ろの黒い画面の隅に移動します(三行目左と真ん中の図)。大きすぎて黒い画面からはみだしていたら、右隅の赤丸を選択して、shiftキーを押しながらドラッグしてやると小さくできます。右隅の赤丸をクリックして、 shiftキーを押しながらドラッグして、一番大きな黒枠のなか(この部分が録画されます)にぴったり録画したい画面があてはまるように調節します(三行目右の図)。

あとは録画条件を次に説明するように設定し、録画ボタンをおすと録画開始です。録画開始と終了をたとえばウインドウズキーぷらすF12とかにきめることも設定でできますので、ボタンをおさずにキーコンビネーションで録画することも可能です。

OBS studioの録画条件の設定
配信をしないので以下では配信の設定は行いません。必要なら設定してみてください。
では録画条件の設定法を解説します。

一番簡単な録画条件の設定法を紹介します(2019年2月5日追記)
ファイル、編集、表示などと並んでいる項目メニューから、ツールを選びます。プルダウンメニューが開き、一番上に自動校正ウイザードというのがありますのでこれを選んでください。
デフォルトでは「配信のために最適化し、録画は二次的なものにする」にチェックがはいっています。チェックを外して「録画のために最適化し、配信はしない」にチェックを入れてください。次へをクリックすると、映像設定メニューがでてきて、基本(キャンバス)解像度―現在の値を使用というプルダウンメニュー、そしてFPS―60または30のいずれか、可能なら60を優先というメニューがでます、これらは変えてもいいですが普通はこのままで、次へを押します。するとテストがはじまって、プログラムがあなたのパソコンに最適の設定を選んでくれます。録画エンコードとか、品質などが選ばれて表示されますので設定を適用のボタンを押して終了です。この自動校正ウイザードを使えば、一番録画失敗の少ない設定になるのでおすすめです。自分でいろいろ設定したい人は以下もご覧ください。録画したムービーをどこに保存するかや、録画フォーマットなどは以下を読んで設定してください。(2019年2月5日追記終了)

手動での録画条件の設定方法;
ファイル、編集、表示…などと並んでいるメニューから、
ファイル→設定→出力とすすんで、出力モードをプルダウンで「詳細」にします。
左から配信、録画、音声、リプレイバッファーというタブがありますので、録画を選びます。
種別は標準
録画ファイルのパスは、できた録画ファイルをいれるフォルダの場所を決める部分です。右の参照ボタンなどを使って、自分の好きなフォルダを選んで設定します。
録画フォーマットは プルダウンからいろいろ選べますが、私が試行錯誤した結果は、ts やmkvがおすすめです。(ほかに動画の形式としてはflv,mp4, mov,m3u8が選べます。flvがデフォルトになっています。) 動画の形式ではmp4やmkvなども試しましたが、私のパソコンでは、録画してできたファイルを再生すると うまく録画できておらず、音声は進むのに画面が止まったままの部分があちこちにできてしまうこともありました。私のパソコンで試した時は、ts形式を選ぶとCPUへの負担が少なくなるのでエラーが回避できました。mp4などでエラーがでるときは試してください。たしかOBS Studioはマルチプロセッサーを利用していないはずです。できあがったtsファイルやmkvファイル、flvファイル、mp4ファイル、movファイルなどは前に紹介した動画プレイヤーのMPC-BE x64で再生可能です。

以下は私の使っている録画の部分の設定です。


録画フォーマットはts、
エンコーダは私はQuickSync H.264を選んでいます。プルダウンメニューで表示される
(ストリームエンコーダを使用)(QuickSync H.264), x264などから素材に応じて選択します。利用できるハードウエアエンコーダがパソコンにないときはストリームエンコーダとx264しか表示されません。
出力をリスケールするにはチェックはいれていません。
カスタムマルチプレクサ―の設定もなし。

ターゲットの使用法は、qualityをプルダウンから選択。(balanced,speedも選べますのでうまく録画できないときは試してみてください。自動設定では私のパソコンではbalancedが選ばれていました―2019/2/05追記)
プロファイルはbaselineにしています。他にhigh, mainも選べます。
キーフレーム間隔は3、
非同期深度は4、
レート制御はCBR、
ビットレートは2500としています。

次は映像です。設定画面の左側、一般、配信、出力、音声、映像、ホットキー、詳細設定というアイコンの中にある、映像アイコンをクリックしてください。
基本(キャンバス)解像度は、1366×768などご自分のパソコンのモニタの解像度に設定します。この数値はカーソルをあわせてクリックした後適当な値に変更できます。
出力(スケーリング)解像度は、基本解像度と同じでもいいですが、CPUが追い付かずに録画に不具合がでるときは、小さめに設定するといいと思います。1280×720とか、ご自分のモニタの解像度の選択枝から選ぶのがいいでしょう。(910×512が自動設定ウイザードでは設定されていました―2019/2/05追記)
縮小フィルタはバイキュービック、ランチョス、バイリニアから選びます。ランチョスが解像度がよくて、バイリニアが一番悪いのでランチョスから試してみてください。

FPS共通値は毎秒のフレーム数ですので、プルダウンから選ぶか直接入力して30とか29.97とかでいいでしょう。


あとは録画のホットキーを設定しましょう。
映像アイコンの下にある、ホットキーアイコンをクリック、開く画面で、録画開始と録画終了のキーをきめます。私はWindowsキー+F12にしています。

以上で録画の設定が終わりです。他の設定はデフォルトのままにしておいていいでしょう。右上のx印をおしてウインドウを閉じる時に「保存していない変更があります。変更を保存しますか」ときいてくるので「はい」をクリックして終わりです。

Firefoxなどでムービーを再生しておき、録画したい部分を設定して、メニューの録画開始、あるいは設定したホットキーをおしたら録画が始まり、もう一回同じキーをおすと録画終了します。カーソル操作を記録したいときは、ソースのウインドウキャプチャを右クリックし、プロパティでカーソルをキャプチャにチェックをいれます。

参考:
この条件でも録画に失敗することがあります。そこで他の録画条件設定についても簡単に触れておきます:エンコーダをソフトウエアエンコーダである、x264に設定した場合(これでもだめならストリームエンコーダにするとうまくいく時もあるかもしれません)下のほうにレート制御、ビットレートなどの選択画面がでてきます。
CPU使用のプレセットは、デフォルトがveryfastですが、CPU使用率を下げるにはsuperfastやultrafastを選ぶといいようで、私は一番CPU使用率の低いultrafastを使っています。

動画のことは素人ですので、もっとうまい設定があるかもしれません。いろいろ試してみてもっとうまくいく方法があれば教えてください。

Oumuamuaは宇宙人の探査機か?プレプリントサーバーとその活用法の紹介その5

OUMUAMUAというのを聞いたことがありますか?昨年発見された、人類がはじめて確認した太陽系外からの侵入してきた物体で、宇宙人がつくった宇宙探査機ではないかという説がささやかれていたものです。これに関する多くのプレプリントがプレプリントサーバーにアップロードされていますので、興味のある方は読んでみるのをおすすめします。Cornell大学のプレプリントサーバーarXiv.orgにアクセスして、oumuamuaで検索してみてください。50ほどのプレプリントがヒットします。

2017年10月にみつかったOumuamuaは、見つかった時すでに地球からは遠ざかっており、毎秒26 km/sという高速で太陽系に侵入して通過していったのですが、形がみえるほどの高解像度の望遠鏡はなかったので、望遠鏡ではその姿はとらえられておらず、光りかたなどからは幅:長さの比が1-5~10とみつもられているそうです。その起源は太陽系のオールトの雲由来ではなく、また近くの恒星系の外辺にある星(たとえばαケンタウリ)なの周辺にあるオールトの雲由来とも考えられないそうです。とても遠い宇宙からの来訪者のようでこれが彗星か小惑星かなど皆が注目して観測したそうです。光の反射などから推定されたその形は通常の小惑星や彗星のものではなく、とても明るい表面をもつ物体のようで宇宙人のつくった探査機かもしれないとうわさされていました。形の想像図はヨーロッパ南天天文台(ヨーロッパなんてんてんもんだい、European Southern Observatory、略称:ESO)の機関誌The Messenger の173に載っているRendezvous with `Oumuamuaという記事のp15をご覧ください。プレプリントサーバーの論文にもありますが、探査機なら電波を出しているのではないかということで、FM波長で電波が放出されていないかの観測がつづけられたそうですが、電波は検出できなかったとのことです。ただ面白いのは、太陽の重力だけでは説明できない、異常な加速がみられたとのことで、これがもし彗星などなら太陽の熱で氷がとけて尾をひいて加速したと思われるのですが、尾の形成もなくただ原因不明の加速がみられたのでした。このブログで紹介しているプレプリントサーバーをご覧になるとそれを説明する論文がだいぶ前に掲載されていたのがわかります。ハーバード大学のLoeb先生たちの論文で、Oumuamuaの加速は、日本のイカロスで実用化されたsolar sail(太陽帆)によって引き起こされたとすると説明が容易であるというのです。このプレプリントは最近、査読にとおってAstrophysical Journal Lettersという雑誌に発表されて、最近新聞やネットニュースで大きくとりあげられました。
著者はさらに多くのプレプリントをアップロードしていますが、その中で最近Scientific Americanのブログにも公開されたプレプリントは著者の考えをわかりやすく書いていておすすめです。

ブログには埋め込みできないようですが、以下の動画に Loeb先生のインタビューがあります。
https://www.youtube.com/watch?v=WBekHr6nrU8

もしOumuamuaが宇宙人の探査機のようなものだったとしたら、それを追いかけて確認するというのも将来可能になるかもしれません。しかしもっと簡単なのは太陽と木星の重力にとらえられている宇宙人の作った人工物を探すことではないだろうかと書いています。太陽と木星の重力場は宇宙に張られた網のようなもので、この重力網にとらえられているであろう人工物(宇宙人の作った探査機など)を探すのが、電波で宇宙人からのメッセージを探すより手っ取り早いのかもしれないというわけです。Loeb先生たちはそのような物体の頻度を見積もる論文も最近プレプリントサーバーにアップしているようです。みなさんもプレプリントサーバーをいろいろ見て、活用してみてください。

Oumuamuaの論文は、アーサー・クラークの書いたRendezvous with Ramaという作品(「宇宙のランデヴー」という題で邦訳がでています)のラストシーンが思い起こさせます。またScientific Americanの記事のプレプリントを読むと、野尻抱介さんの「沈黙のフライバイ」のラストも思い起こされました。

秋のおすすめ本その1―量子生物学(1)

ノーベル賞の発表がはじまり、本庶佑先生が授賞されてみなが大喜びですね。秋も深まってきて福岡では農家の稲刈りも9割がた終わったようです。

量子生物学 Quantum Biologyというのを聞いたことがありますか?数年前にでた本でLife on the Edgeという面白い本があります。細胞生物学の授業で物理や化学専攻の2年生にお奨めと紹介した本です。日本語訳もされていて「量子力学で生命の謎を解く」(水谷淳訳、SBクリエイティブ発行)といいうタイトルで本屋に並んでいます。

動画は英国のRoyal Institutionでのこの本の著者の講演です。この本が出たときにはイギリスで大評判になり、ベストセラーとなりました。雑誌NatureやNew Scientistでも紹介されたほどです。Royal Institutionは、かのマイケル・ファラデーが「ロウソクの科学」などの講演をした場所ですが、様々な演者を呼んでの講演が常に行われており、講演は公開されています。YouTubeのチャンネルもありますので、ご覧ください。電車の待ち時間や通勤時間に視聴すると楽しいです。英語が聞き取りにくいときは字幕を表示させるとよくわかると思います。Royal Institutionでは評判の科学書の著者を読んで講演してもらうことも多く、この本もそうですが、ほかに例えばHow to clone a mammothという評判の本の著者のBeth Shapiroさんの講演など、本の内容がよくわかる講演がいろいろありますので、本を買う前に聞いてみてください。本を買わなくても良いかもしれないほど面白い講演が多いです。

さて量子生物学ですが、この本では酵素反応にプロトンのトンネル効果が働いて効率化に寄与していたり、コマドリの季節の渡り(地磁気を感知するコンパス)にコマドリの体内にあるクリプトクロームというタンパク質分子内の電子の量子もつれが利用されていたり、あるいは光合成中心への効率的なエネルギーの移動にexcitonとよばれる励起子が働いていたりという話が分かりやすく書いてあります。他に匂いの検知メカニズムにも量子効果が働いているという仮説(反論の論文もでています)もあって、読んで大変面白い本です。物理や化学を学んでいる学生さんに特に薦めます。

著者の主張は「生命は量子効果を利用して維持されており、生きているということは量子効果が利用されている状態、死ぬとそれがなくなるということで、まさに量子効果の働く境界で生命が存在している」というものです。光合成の反応中心では量子コンピューターが働いているという論文の紹介もあります。その論文をみて一時間もかからずその間違いがわかったというMassachusetts Institute of Technologyの先生の講演が一番下の動画です。この有名な量子コンピューターの権威Seth Lloyd教授は、自分のラボで量子生物学を研究しているそうです。九州大学の生物学科の教授だった西村光雄先生は留学中、光合成細菌の光合成でのチトクロームの酸化における電子移動が液体窒素の温度でも起こることを発見した論文を有名なBritton Chance先生との共著で書かれました。続く研究でChance先生は液体窒素の温度やそれ以下の温度まで冷却すると100K(ケルビン)以下では電子移動が温度に依存しなくなることを発見、光合成における電子移動には量子トンネル効果が介在していることを示唆する論文を書かれています。西村先生の実験の話はこの本の第3章(翻訳書の98ページ)にのっています。九州大学にも量子生物学の研究室はありますし、最近は大阪大学でもこんな研究がたちあがっています。分子生物学会のワークショップでも量子生物学がとりあげられるなど、面白い研究分野になりそうです。

最近の日本語で書かれた量子生物学の入門書や総説についてはこちらの記事をごらんください。(2019年1月30日追記)