スペースシャトル コロンビアの空中分解事故から20年、事故の唯一の生存者は線虫 C. elegansでした。

今年2023年はスペースシャトルのコロンビア号の悲惨な空中分解事故から20年目にあたります。20年前の2003年2月1日 コロンビア号はミッションを終えて帰還する際、大気圏突入後 空中分解して搭乗員7名が犠牲になりました。コロンビア号では、モデル生物である線虫C. elegansを搭載した宇宙での実験が行われており、空中分解して地上に激突したスペースシャトルの残骸の中から、C. elegansを収容していたキャニスタが回収されました。驚いたことに、キャニスタの中に収容されていた線虫は生きていたのです。線虫はスペースシャトル事故の唯一の生存者でした。回収された生きた線虫からは多数の子供が生まれたそうです。

コロンビア号では、線虫C. elegans用の完全合成培養液(培養液の成分がすべて既知の化学物質のみからなる完全合成培地)でこしらえたアガー(寒天)上で線虫が飼育されていました。通常の大腸菌を餌に生やしたアガーでの線虫と比較して、完全合成培地が宇宙実験に有効かどうかを検討する実験を行っていたのです。線虫の筋肉に対する無重力の影響などを研究することで、無重力の人間の宇宙飛行士の筋肉への影響を調べる実験の一環でした。この実験のメンバーには、この化学合成培地を開発したオハイオ大学のNathaniel J Szewczykさんが入っていました。私も彼からこの宇宙実験で利用された完全合成培地を沢山もらって実験していたことがあります。普段線虫の飼育に利用している、(成分不明の部分がある)酵母エキスや大腸菌を使わないので、完全に制御した条件下での実験を行うことができるのがこの合成培地のメリットです。

さて、スペースシャトル・コロンビアには、線虫をいれたシャーレを収容したキャニスタが5本搭載されていました。空中分解したスペースシャトルの残骸や乗組員の遺体、遺品を回収する大規模な捜索がおこなわれ、線虫のキャニスタも5本とも回収されました。その結果、4本のキャニスタから生きた線虫が回収されたそうです。詳しくは、次の Szewczykさんたちの論文をご覧ください。論文には、線虫を入れた容器の回収地点の地図、一部穴があいている回収された線虫コンテナの写真、回収された生きている線虫の写真やその線虫の子孫の写真などがのっています。
Astrobiology 2005 Dec;5(6):690-705.(doi: 10.1089/ast.2005.5.690)
Caenorhabditis elegans survives atmospheric breakup of STS-107, space shuttle Columbia
Nathaniel J Szewczyk , Rocco L Mancinelli, William McLamb, David Reed, Baruch S Blumberg, Catharine A Conley PMID: 16379525 DOI: 10.1089/ast.2005.5.69
全文はこちらから読むことができます。回収地点の地図と、キャニスタの写真を論文から引用しておきますのでご覧ください。

https://www.researchgate.net/publication/7390925_Caenorhabditis_elegans_Survives_Atmospheric_Breakup_of_STS-107_Space_Shuttle_Columbia

Location of recovered canisters. The Global Positioning System locations of recovery provided by the CAIB were plotted in red against a map of the area. Labeling of the recovery sites is on the left of the site for canisters 1, 3, and 5 and on the right for the site for canisters 2 and 4. For reference, San Augustine is located at 313147N, 0940621W; Bronson at 312038N, 0940048W; and the CAIB numbering of recovered debris was as follows: canister 1, 68292; canister 3, 1676; canister 4, 2463; canister 2, 1487; and canister 5, 8144. 

https://www.researchgate.net/profile/Rocco-Mancinelli/publication/7390925/viewer/AS:101992718405639@1401328367609/background/10.png

図 aでは左が地上にずっとあった比較対照用のキャニスタ、右が地上に激突したキャニスタです。穴があいているもの(e)ありますね。論文では地上に激突した時の衝突の衝撃などもみつもっていて、こういうキャニスタなら恒星間での生命の撒布も可能だということが議論されています。線虫は丈夫ですね。

シベリアの永久凍土から回収された46000年前の線虫が復活したそうです!

今日のGigazineのニュースによると、
https://gigazine.net/news/20230728-worm-resurrected-permafrost/
シベリアの永久凍土から回収された線虫が4万6000年前のもので、凍結状態から復活して今も元気にどんどん増殖しているそうです。多細胞生物の線虫がこれほど長期にわたって生存していたのは新記録です。この線虫は実験でよくつかわれているC. elegans(シーエレガンス)とは異なる種で、Panagrolaimus属にふくまれる新種です。シベリアのコリマ川の下流の永久凍土から発見されたことにちなんで、Panagrolaimus kolymaensisと名付けられました。

論文はこちらから読めますので興味のある方は読んでみてください。
https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010798

C. elegansはダウアー(dauer)とよばれる耐性幼虫になるのですが、この新発見の線虫はダウアーにはなりません。ダウアーについては、次の記事をご覧ください。

線虫が空を飛ぶという論文がでました!

この新発見の線虫は、ダウアーにはならないものの、C. elegansがダウアーになるときに必要な遺伝子をいろいろもっています(daf-2, daf-16, daf-11, daf-7, daf-9, daf-12他多数のdaf遺伝子があります)。またC. elegansがダウア―になるときに体内でトレハロース(trehalose)という糖の含有量が急上昇するのですが、この線虫でもトレハロースを合成する遺伝子や関連の代謝遺伝子がすべてそろっているそうです (tps-2gob-1などの遺伝子)。トレハロースは、C. elegansを凍結するときに加えると、解凍後の生存率が目覚ましく上昇することが知られていて私達もC. elegansの凍結保存にトレハロースを利用していました。おそらく糖の存在が水の水素結合のネットワークに作用して、凍結時の氷晶形成による細胞傷害を抑制するのだと思います。この新発見の線虫は、遺伝子解析から三倍体であること、雄がなくて単為発生で増殖することなどもわかったそうです。
線虫って丈夫ですね。実はC. elegansはスペースシャトルに搭載されて宇宙にいったこともあるモデル生物なんですが、宇宙実験の後、地球に帰還するスペースシャトルコロンビアが空中分解した時の唯一の生存者だったことでも有名です。これについては明日書くことにいたします。

微生物流体力学とは?

微生物流体力学という分野があるそうです。以下の大学受験生むけの石本 健太(京都大学 数理解析研究所 准教授)の動画で簡単に紹介されているのでまずは動画をご覧ください。https://youtu.be/Sh-3W6GdiH0

これは高校生向けのやさしい説明で、微生物やヒトの精子が泳ぐときには、人間が水泳するときにつかうバタ足などは全く役に立たないことがわかります。レイノルズ数とかナビエ・ストークスの方程式とかもでてきますが、とにかくやさしい紹介です。先生は本格的な教科書も書かれています。
「微生物流体力学 生き物の動き・形・流れを探る」という本で。
https://www.saiensu.co.jp/search/?isbn=978-4-7819-1559-3&y=2022
雑誌「数理科学」に連載されていた記事をまとめて本にされたそうで、連載の第一回目は京大の以下のサイトからダウンロードできます。
https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/259358/1/math.Science_58-4_68.pdf

先生はJSTのさきがけ研究者もされていたので、以下の成果発表会の動画をみると先生のお仕事の全貌がわかると思います。
「生命ダイナミクスのための流体数理活用基盤」
さきがけ【数理構造活用】領域1期生成果報告会「つながる数学」講演。2023年1月29日
https://youtu.be/rPUNGBCxBDw

先生のホームページ
https://www.kurims.kyoto-u.ac.jp/~ishimoto/jp/
にある講義資料がとてもよいので、是非みてみてください。
https://www.kurims.kyoto-u.ac.jp/~ishimoto/jp/lecture-notes.html
微生物流体力学の講義ノート(京大の高校生、中学生を含めた令和4年度 第43回数学入門公開講座や、より上級生向けの数学カフェの講義資料)もダウンロードできます。
大学初年級向けの微分積分学の講義ノートなども公開されています。

また精子はどうやって泳ぐかという英語の動画も面白いのでご覧ください。https://youtu.be/I8bBQnSlQk8

ChatGPTを使う時に頼りになる東大の吉田塁先生のサイトの紹介です。

梅雨があけて昨日、一昨日は夕方に雷雨になりました。
今朝散歩にいくと、小学校のビオトープの池にガマの花や睡蓮の花が咲いているのを見つけました。山のほうには葛の花も咲きだしています。田んぼには案山子が登場しました。夏真っ盛りです。

さて今日は、ChatGPTの使い方についての疑問に答えてくれるサイトを一つ紹介します。
以前紹介した教員向けChatGPT講座

東大のオンラインイベント「教員向け ChatGPT 講座 ~基礎から応用まで~」が昨日開催され、動画と資料が公開されました。

で講演されていた吉田塁先生のホームページはChatGPTを使う上で頼りになるサイトです。
https://edulab.t.u-tokyo.ac.jp/

このサイトの以下のページにある、資料一覧のリンクには、ChatGPT以外にも役立つ情報がいろいろ掲載されており、参考になるのでご覧になることをお勧めします。
https://edulab.t.u-tokyo.ac.jp/resources/

ChatGPTについてはこちら。
https://edulab.t.u-tokyo.ac.jp/chatgpt-ai-resources/
その中にある
「ChatGPT に関する Q&A」
https://edulab.t.u-tokyo.ac.jp/chatgpt-qa/
は使い始めた人がいだくいろんな疑問の答えが載っているのでとても役立つと思います。

深層学習の基礎を学べる教科書Information Theory, Inference, and Learning Algorithmsや講義ビデオ、海外の講義動画を集めたサイトの紹介です。現代的な有機化学入門コースも紹介します。

ネットで海外の大学の講義を聴講することができるようになっているので大変役立ちます。たとえばこちらのサイトVideoLectures.NETをみるといろんなテーマの講義やシンポジュウム、インタビューなどを見ることができるので是非、検索して必要そうな講義や動画を探してみてください。
http://videolectures.net/
このサイトは、サイトの説明によるとVideoLectures.NET is an award-winning free and open access educational video lectures repository.というもので、掲載されている動画や講義ビデオには権利者が許している場合は、無料でダウンロード(高画質版もあります)できるものもあります。サイトにはMITの講義とかCambridge大学の講義とかもありますのでいろいろ探してみるといいと思います。

AIについて本当に真剣に基礎から学びたい人に最適の講義も聴講できます。
ケンブリッジ大学におられた物理学者、数学者、気候問題研究者で今は亡くなられたSir David John Cameron MacKay教授(1967-2016)の講義です。16回の講義全部が聴講できます。
http://videolectures.net/course_information_theory_pattern_recognition/
この動画ビデオはVideoLectures.NETではダウンロードできないのですが、次の著者のサイトからはスライド、動画ともにダウンロードできますので利用してください。
http://www.inference.org.uk/itprnn_lectures/
この講義の教科書も著者のサイトで無料で読めてダウンロード可能です。
Information Theory, Inference, and Learning Algorithmsという本です。図のダウンロードもこのサイトから可能です。
https://www.inference.org.uk/mackay/itila/
この本は、DeepMindで働いた後、OpenAIに移ってDeep Learningを研究しているIgor Babuschkinさんがtweetで AIの学習アルゴリズムを学ぶのにこれ以上の教科書はないと推薦している本です。第一回のMacKay教授の講義をみましたが、板書での説明もなかなかわかりやすいものですね。上手な講義で感心しました。こんな講義や教科書が自由に使えるのは本当に素晴らしいことですね。

あと、化学の講義で面白いものもみつけました。Yale大学のJ. Michael McBride教授の有機化学の講義です。フロンティア分子軌道法も考慮した有機化学の講義です。私も観てみようと思っています。動画はダウンロード可能です。
有機化学入門コース1 これは以前紹介した動画です。pptファイルや講義資料をダウンロードできる今も使えるリンク(このサイトのリンクはリンク切れです)とかも以前の記事 (末尾に載せました)にありますので利用してください。
http://videolectures.net/yalechem125f08_freshman_organic_chemistry/
次のサイトには上のコースの続編があります。基礎編に続いて。やや高度な内容になっています。HOMOとかLUMOとかのフロンティア分子軌道論も活用して、有機化学を解説してくれます。
http://videolectures.net/yalespan125bs2011_organic_chemistry/

VideoLectures.NETのサイトには、MITの分子軌道法の講義とかもありますね。動画は高画質版のダウンロードも可能です。
http://videolectures.net/mit5111f05_ceyer_lec01/

英語での科学関係の講義動画リンク集の紹介―物理の立場から観た有機化学入門動画もあります。

 

ChatGPTのおすすめの解説書『ChatGPTの頭の中』の紹介です。

Stephen WolframはMathematicaを開発してWolfram Research社を設立した理論物理学者です。オートマトンを使って物理学を統一するという壮大なプロジェクトを展開している科学者でもあります。彼の会社が開発したWolframというChatGPT用のプラグインは、ChatGPT のプラグインの中ではひときわ有用なものです。これを入れておくと、今話題の「17077は素数ですか」という問いにも正しく答えてくれるので安心です。このプラグインは、ChatGPTがプロンプトをみて、必要とあれば答えをWolfram Alphaで得るという仕組みで動くプラグインです。Wolfram Alphaは膨大な正確な知識をもったデータベースですので、これを使えることでChatGPTは飛躍的に賢くなるわけです。

さて、昨日紹介した田口善弘先生の講演の最後に、このMathematicaやWolfram Alphaの開発者であるWolframさんが書いたChatGPTの解説書が紹介されていました。早川書房から翻訳刊行された Wolframが書いた本 “What Is ChatGPT Doing … and Why Does It Work?”​の日本語訳『ChatGPTの頭の中』です。ChatGPTの開発元であるOpenAIのCEO、サム・アルトマンが「最高の解説書」と絶賛した本 (今年の3月にでた本です)の待望の日本語訳です。早川書房のこちらのサイトに、ChatGPTで書かれたこの本の紹介ページが公開されていますのでご覧ください。https://www.hayakawabooks.com/n/nea225b41d580
また、この本で扱っているモデルはGPT-4以前のモデルで一部の分析はGPT-2で行っています。GPT-2とそれより新しいモデルの違いなどについては、現在、この本の監訳者解説が公開中だそうです。リンクが上の早川書房の紹介ページにありますのでそちらもご覧ください。

また、原著は以下のページに、Wolfram alphaで実行できるコード入りで公開されていますのでこちらを読むのもいいでしょう。
https://writings.stephenwolfram.com/2023/02/what-is-chatgpt-doing-and-why-does-it-work/

What Is ChatGPT Doing … and Why Does It Work?

Wolfram氏による上の原著についての、IT naviさんによる解説も参考になります。
「Wolfram氏によるChatGPTの仕組みと機能に関する解説について」
https://note.com/it_navi/n/n885a0fcbf6f7

最後になりましたが、原著の末尾についているAdditional resourcesのリンクからは、原著や関連の解説資料へのリンクがみられますのでこちらもご覧ください。https://www.wolframcloud.com/obj/wolfram-media/ChatGPT/AdditionalResources.nb

AIについての日本語での講演会と、有名なSF小説家テッド・チャンの国際人工生命学会 (ALIFE) での公開対談の紹介です。

中央大学の田口善弘先生が昨日行われた講演動画とスライドが公開されています。気楽に学べる良いお話ですので、数学が苦手な方にもおすすめです。参考書とかもあげておられます。

「AI(人工知能)の過去・現在・未来—AIは人間を超えるのか—」中央大学学員会石川支部学術講演会
https://piped.video/watch?v=V0ZvZaHhplU
スライドはこちらです。
次は、有名なSF作家テッド・チャンと神経科学者アニル・セス(サセックス大学・教授)との対談です。テッド・チャンはヒューゴー賞を4回、ネビュラ賞を4回、ローカス賞を6回受賞している作家です。映画化された作品「メッセージ」(原題Arrival)は未知の言語をもつ異星人とのコミュニケーションを描いている秀作です。今回の対談「生命と意識、人工と自然」は一般公開されるとのことで、登録するとZoomで無料で聴けるそうです。
https://2023.alife.org/programme/public-event-jp/

プログラミング言語Juliaへの入門に最適なチュートリアル講演と研究集会の動画(九州大学で開催済み)を紹介します。

九州大学で行われた研究会(開催日:2023/07/10~2023/07/129の講演動画が公開されています。

数学と物理におけるJuliaの活用|共2023a015
共催:九州大学マス・フォア・インダストリ研究所,学術変革領域研究A「「学習物理学」の創成-機械学習と物理学の融合新領域による基礎物理学の変革」

JuliaはPythonより高速でC言語なみの計算速度を実現できる学びやすい言語としていま人気のプログラミング言語です。この活用の実際をみるのに便利な講演会の動画です。最初にチュートリアル講演もあり、インストールの仕方なども説明されているので、初心者の方もチュートリアル講演①あたりは見るとよいと思います。Juliaを使う人のコミュニティーを拡げるために充実したチュートリアルが用意されている研究集会です。是非一度ご覧ください。
次の研究集会のホームページで、研究会の内容と、動画をみることができます。
https://joint.imi.kyushu-u.ac.jp/post-9030/

動画はYouTubeへのリンクもついているので、YouTubeでみることもできます。
https://www.youtube.com/@imikyoten/videos

チュートリアル講演①はこちらから見ることができます。
https://youtu.be/A11DiBbjKdM

「実践Julia入門」(https://gihyo.jp/book/2023/978-4-297-13350-4)の著者の後藤俊介さんのチュートリアル講演②が続きます。
https://youtu.be/1hB_ApwzGDc

梅雨明け宣言をします!天気予報があたらないわけの一つ カオスの一般向け講演会 at 英国王立協会の紹介。

梅雨明けを本日 勝手に宣言します!
気象台はまだ福岡地方に梅雨明け宣言を出していません。しかし今朝おきてみると、外の光は真夏。クマゼミの声がやかましくアサガオもきれいに咲いています。これは梅雨があけたことが一目瞭然の外の景色でした。大宰府では本日猛暑日だったそうで、お昼ごろになると熱中症を避けるためか、あのうるさかったクマゼミがピタッと鳴き止んでしまいました。外では蚊も飛ばなくなるそうで、猛暑でした。

天気予報はスパコンの導入でだいぶあたるようになったといわれますが、本当でしょうか?このごろの天気予報は、当たらなかった時の非難を避けるために慎重になりすぎて、余計あたらなくなっている面も多いように思います。さて、今回紹介するのは、天気予報や台風の予報があたらない理由としてよくあげられるカオスやフラクタルについての講演です。
英国のオックスフォード大学で、一般相対性理論で博士号をとったあと、量子力学の基礎、天気予報、気候変動などを研究している著名な科学者Tim Palmer教授の一般向け講演です。教授は英国Royal Societyのフェローで、アメリカ科学アカデミーの海外会員、受賞歴にはthe Institute of Physics Dirac Gold Medalやthe top medals of the American and European Meteorological Societiesなどをがあります。

この講演は、カオス、フラクタル、状態空間などのカオスやフラクタルの基礎からはじまって、幾何学とベルの定理などにいたる壮大な講演です。数式をほとんど使わず、実験もまじえてわかりやすく話して下さっています。英語は典型的なイギリス英語で、とても聞き取りやすいです。余談ですが、一般に標準的なBritish EnglishのことをRPといいます。RPはReceived Pronunciation の略で、別名“Queen’s English,” the “King’s English,” “BBC English,” or “Oxford English.”などともいわれる標準英語です。教授の講演はRPの見本のような講演です。タイトルは

Chaos theory and geometry: can they predict our world? – with Tim Palmer
https://youtu.be/RkiEV47KPX4

例によってThe Primacy of Doubtという本の出版にあわせた講演のようです。次のAmazonのリンクをご覧くささい。
https://geni.us/5bgfg

朝ドラ「らんまん」にでてくる画工 野宮さんのモデルは平瀬作五郎ではないでしょうか?

朝ドラの「らんまん」をみています。今日の話では、植物学教室の画工の野宮さんが顕微鏡の使い方を習うきっかけが紹介されていました。この画工の野宮さんを助ける学生・波多野さんは、今日のドラマで、植物の目に見えない受精の仕組みを解明したいというような夢を語っていました。
画工の野宮さんは多分、イチョウの精子を世界ではじめて発見した平瀬作五郎さんをモデルにしており、波多野さんは、ソテツの精子をこれも世界ではじめて発見した池野成一郎さんがモデルだろうと推察します。池野さんは平瀬さんに顕微鏡の使い方を教え、平瀬さんが顕微鏡下で見つけたものが精子ではないかと指摘したと伝えられています。その後、平瀬さんが、世界中で探し求められていたイチョウの精子を発見したことを確認すると、その成果をフランス語で論文発表するやりかたなども池野さんが教えたそうです。自身が恩賜賞を授賞することになったときには、平瀬さんも共同受賞すべきだと主張し、「平瀬がもらわないなら、じぶんもことわる」と言ったと伝えられています。こちらのログインしなくても読める国立国会図書館の平瀬作五郎伝という記事をご覧ください。https://dl.ndl.go.jp/pid/11201475/1/28

二人はめでたく第二回恩賜賞を授賞し、平瀬さんの研究したイチョウは小石川植物園の大イチョウとして今も残っています。

平瀬さんは牧野富太郎と同時に東大助手をつとめた人です。平瀬さんの発見の内容については
こちらの動画「種子の中の海 イチョウの精子と植物の生殖進化」がよさそうです。数多くの賞をとった動画です。(第41回科学技術映像祭科学技術庁長官賞 第11回TEPIAハイテク・ビデオ・コンクール TEPIAグランプリ 第21回UNICAJA国際科学映画ビエンナーレ(スペイン・ロンダ)最優秀学術映像賞)

http://www.kagakueizo.org/movie/education/128/
YouTubeでも見ることができます。https://youtu.be/rDkJ-T_Qvik

またこの動画を紹介してくださっている次のブログもわかりやすくて良い記事です。
「小石川植物園を東大教授と巡って訊いてきた話 精子発見のイチョウ編」
https://www.ph-10.com/yakupresso/articles/486/


あと、平瀬作五郎さんについては、Amazon のKindle unlimitedで読める次の本がおすすめです。
本間 健彦 著 「イチョウ精子発見」は、なぜ、封印されてきたのか?: 「発見者」平瀬作五郎と、その時代を読み解く