ホタルの光が、がん研究に貢献しているらしい!?

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ホタルの光が、がん研究に貢献しているらしい!?

2018.08.22

提供:マイナビ進学編集部

ホタルの光が、がん研究に貢献しているらしい!?

夏の風物詩の一つであるホタルですが、どうやって光っているのか知っていますか? 
ホタルは私たちが普段使っている電球とは異なる方法で発光しています。またホタル独特の発光メカニズムはある分野で大きく役立っています。まずはホタルがどうやって光るのかについて見てみましょう。

この記事をまとめると

  • ホタルや深海生物はなぜ光るのか?
  • ホタルはエネルギーを効率よく光に変換している
  • がん研究や衛生検査でも応用されている

ホタル、そして深海生物の発光メカニズム

ホタルは、お尻の部分に発光器と呼ばれるものがあり、そこで有機化合物(ルシフェリン)と酵素(ルシフェラーゼ)が反応することによって光っています。これをルシフェリン・ルシフェラーゼ反応といいます。ホタルの種類によって光る色に違いがあるのは酵素のルシフェラーゼに微妙な違いがあるからです。

全ての生物が活動するにはATPと呼ばれる物質が必要です。人間の体を車に例えれば、ATPは車を動かすガソリンのような存在といえるかもしれません。ホタルの発光器では、ATPの存在下でルシフェリンとルシフェラーゼが化学反応を起こします。このときに発生するエネルギーが光になるのです。

ホタルのように自分で光ることができる生き物は他にもいます。ホタルと同じルシフェリンとルシフェラーゼで光るウミホタル・ホタルイカ、さらにGFPという蛍光たんぱく質とイクオリン(発光たんぱく質)によって発光するオワンクラゲです。

ホタルの光はほとんど発熱しないという大きな特徴がある

ホタルの光の大きな特徴は、ほとんど発熱しないという点です。

ここで、身近な発光について考えてみましょう。例えば白熱電球は、発光と同時に熱くなります。これは、光に変換されるエネルギーと同時に、熱に変換されるエネルギーが発生しているからです。

これに対して、最近家庭内でも使われることも多いLEDライトはどうでしょうか。LEDは白熱電球に比べると、より明るい光であるにも関わらず、発熱は少なくなっています。エネルギーを光に変換する効率が白熱電球よりも高いためです。

ホタルの発光についても同様のことがいえます。つまり、ホタルはエネルギーをとても効率よく光に変換しているため、熱エネルギーをほとんど発生させることなく光ることができるのです。

さまざまな分野で活用されるホタルの光

このホタルの光、実はがんの研究でも利用しようという試みがなされています。どのようにがんが発生するのか、さらに発生したがんがどのように転移するのかについて研究が進められています。そこで、ホタルのルシフェリン・ルシフェラーゼ反応によってがん細胞を光らせる遺伝子操作を行い、それをマウスなどの実験動物に移植することでがん細胞の動きが分かるようにしようと試みられているのです。がん細胞を光らせることで位置や動きを把握することが可能になり、今後がん研究の発展に大きく貢献すると期待されています。

また、ホタルのルシフェリン・ルシフェラーゼ反応は、食品の衛生検査にも導入されています。食品中に混入している微生物も生命活動のためのATPを持っています。つまり、その食品のルシフェリン・ルシフェラーゼ反応を見ることによって微生物の存在の有無が分かるのです。

ホタルの光はがん研究にも貢献し、衛生管理の面でも大いに活用されています。このように生物に関する研究の結果を他の分野で応用する学問が「生物工学」。このような研究に興味があれば、ぜひ生物工学を学んでみてはいかがでしょうか?

【出典】
新川電機株式会社
http://www.shinkawa.co.jp/times/column/s-maki/vol006_no12_col02.html
http://www.shinkawa.co.jp/times/column/s-maki/vol007_no01_col02.html
LED照明推進協議会
http://www.led.or.jp/led/led_efficiency.htm
キャノンサイエンスラボ・キッズ
http://web.canon.jp/technology/kids/mystery/m_01_08.html
東洋ビーネット
http://www.toyo-b-net.co.jp/toyo_bio/atp_radiation.html

この記事のテーマ
農学・水産学・生物」を解説

私たちはほかの生物から栄養をもらって生活をしています。しかも、採集や狩猟だけではなく、食物を生産するという手段を得て、今日のように繁栄しました。人口増加や環境悪化などに対応し、将来的に安定した食料の確保を維持するためには、農業、林業、水産業などの生産技術の向上が必要です。さらに突き詰めて考えれば、動植物や微生物などの多様な生物に対する研究も重要です。自然との共生が大きなテーマになる学問です。

「農学・水産学・生物」について詳しく見る

この記事で取り上げた
「生物工学」
はこんな学問です

農作物の品種改良や伝統食品の発酵技術に始まり、遺伝子組み換えや最新のクローン技術まで、バイオテクノロジーの研究成果を食料・医療・環境などの分野で活用する学問である。専門分野としては、生きている細胞のさまざまな反応を促す酵素などの可能性を追究する「分子生物工学」、微生物を有効活用するために細胞を人工的な方法で加工する「細胞工学」、有用な微生物などを利用し水質や土壌を改良する「環境生物工学」などがある。

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