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コラム - インタビュー -

第1回「欧米のライバル研究所から賞賛相次ぐ」

岡山大学 教授 沈 建仁 氏

大阪市立大学 教授 神谷信夫 氏

掲載日:2012年1月31日

「光合成、残された最大のナゾを解明」

約200年にわたって世界の科学者が追い続けてきた植物の光合成研究で、最後に残された最大のナゾを、沈(しん)建仁・岡山大学教授と神谷信夫・大阪市立大学教授のグループが突き止めた。太陽光と水から酸素を作り出すための要となるタンパク質「光化学系Ⅱ複合体」の結晶構造を解明したもので、米科学誌「サイエンス」は昨年の画期的な10大成果として、日本の小惑星探査機「はやぶさ」の帰還などとともにこの成果を取り上げ、高く評価した。今後の人工光合成の実現にも大きな弾みがつくとみられる。この成果の意味や、研究の苦労、裏話などを2人に聞いた。

- まず、昨年12月の「サイエンス」で10大成果として取り上げられた感想から。

沈 建仁 教授 沈 建仁 氏うれしいことですね。「サイエンス」掲載直後に大学の理事から呼ばれ、初めて説明を求められました。
この論文は昨年4月に英科学誌「ネイチャー」に掲載されましたが、その段階ではあまり周囲の反応はありませんでした。もっとも日本中が東日本大震災で大混乱していたからでしょう。新聞にもほとんど紹介されませんでした。
神谷信夫 教授   神谷信夫 氏科学者たちが最も注目している「ネイチャー」と「サイエンス」に紹介されたのですから光栄なことです。ライバル誌に掲載された論文を高く評価した「サイエンス」の編集者の見識はさすがだと感心しました。

- お二人の専門分野はかなり違いますね。

沈   私は植物生理学が専門で、光合成を担う中心部のタンパク質「光化学系Ⅱ複合体」の結晶作り一本でやってきました。原子の配列を見分けられる最小の距離である分解能が1.9オングストローム(1オングストロームは100億分の1メートル)という極めて 精度の高い結晶作りに成功したのです。それまでは失敗の連続で、とても根気のいる地味な仕事でしたが、20年以上かけてやっと満足のいく結晶作りにこぎ着けました。
神谷   私はもともと化学が専門で、沈先生の作った結晶に放射光という非常に優れた特性のエックス線を当てて構造を解明しました。その結果、光化学系Ⅱ複合体の中にある酸素発生の中心は、マンガン4個、酸素5個、カルシウム1個と水分子からできていて、奇妙なことに「ゆがんだイス」のような格好であることを見つけたのです。「ゆがんだイス」とはいかにも座り心地が悪そうですが、実は水から酸素を作り出す時の重要な役割を担っているのです。

- 光合成の反応や仕組みの詳しい説明は後で伺うとして、今回の成果の意味するところは何ですか。

神谷   先の「ゆがんだイス」がタンパク質と結びついて水を分解し酸素を発生させる大切な触媒の働きをしている酵素の形が初めて分かったのです。植物や藻類が長い期間をかけて獲得した複雑な光合成反応は、欧米を中心に200年もかけて徐々に解明されてきたのですが、「酸素発生」の詳しいメカニズムは分からず、最後に残された最大のナゾだったのです。
沈   われわれはかなり頑張ったつもりですが、今回の論文を出すまでは、実は欧州勢に負け続けていました。やっと逆転大ホームランを放つことができて、ほっとしました。でもこれで研究が終了したわけではなく、光合成を促す途中の反応過程をきちんと解明しなければならない。近く完成する新しい分析装置を使って、もっと詳細な解明をしたいのです。

- ライバルの研究者も、この成果には注目しているのでしょうね。

沈   英国インペリアルカレッジとドイツのマックスプランク研究所の研究グループがライバルです。彼らはもちろんのこと、米国やスウエーデンなどからも祝福の電子メールをいただきました。「光合成に関するゴードン国際会議」など主要な国際学会から、基調講演や招待講演の呼びかけが相次ぎ、いくつかは応じきれずにお断りするといううれしい悲鳴を上げています。研究者としてとても名誉なことです。米国からはアメリカ製の機器をこれからの構造解析に使わないかとの申し出もありましたね。もちろん日本製で十分できますからお断りしましたが。

また、「ネイチャー」に載ったわれわれの論文は、昨年12月までの8カ月間に、世界の研究者たちから約100件も引用されています。これは物理学などと違って、比較的研究の進展がゆるい生物学の分野では驚異的な注目度といえるでしょう。

- 国際的にはすごい反響が出ていますね。日本国内でも、もっとたくさんの人に光合成研究の成果を知ってもらえる機会があると良いですね。

沈   実は、2月23日午後1時から、科学技術振興機構(JST)が主催する特別シンポジウム「酸素を作り出す植物の仕組み – 光合成の機能解明の現状と展望」が、東京・日本橋三井ホールで開催されます。私たち2人とともに、日本光合成学会の池内昌彦会長らも加わってパネルディスカッションも開かれます。
神谷   光合成はあらゆる生物の生命活動に深く関わっています。地球上の酸素や有機物は、植物や藻類の光合成によって生み出されています。人間の食糧やエネルギーも光合成に依存しています。化石燃料の石炭や石油はその昔、光合成によって作られた有機物が形を変えたものですね。光合成をまねて人工的に効率の良い将来のエネルギー源の開発研究も走り出しています。また人間活動で増えすぎた炭酸ガスを削減する温暖化対策でも光合成の役割は大きくなると思います。地球上の人口が70億人を超し、人類の食糧とエネルギー事情が逼迫(ひっぱく)するとあって、これからは植物の光合成にますます注目が集まってくるはずです。ですからこのシンポジウムには、専門家だけでなく、大学生や高校生などの一般の人たちとメディアの関係者にも聴いてもらい、関心を持っていただけたらうれしいですね。

(科学ジャーナリスト 浅羽 雅晴)
(続く)
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沈 建仁 氏
沈 建仁 氏
(しん けんじん)

沈 建仁(しん けんじん) 氏のプロフィール
1961年、中国生まれ。杭州市第九中等学校(日本の高校に相当)卒。82年中国浙江農業大学農学部卒。90年東京大学大学院博士過程修了、理学博士。理化学研究所研究員を経て2003年から現職。専門は光合成、植物生理学など。02年にJST戦略的創造研究推進事業「さきがけ」の「生体分子の形と機能」(郷 信広・研究総括)に採択された。

神谷信夫 氏
神谷信夫 氏
(かみや のぶお)

神谷信夫(かみや のぶお) 氏のプロフィール
1953年、愛知県生まれ。愛知県立半田高校卒。75年名古屋大学理学部卒、80年同大大学院博士課程修了、理学博士。専門は結晶構造解析など。高エネルギー物理学研究所放射光実験施設客員研究員、理化学研究所副主任研究員として理研播磨研究所の大型放射光施設「SPring-8」の建設に関わり、のちに同「SPring-8」研究技術開発室長を経て、2005年から現職。

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