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山口大学の教員によるミニ講義

関心ワード
  • 遺伝子、
  • 生物、
  • ビッグデータ、
  • コンピュータ、
  • 機械学習、
  • 塩基配列、
  • 情報、
  • 合成生物

生命現象をコントロールする、「情報生物学」とは?

コンピュータで膨大な情報を処理

 あらゆる生物が、「生物としての営み」を維持できるのは、細胞内の遺伝子が、細胞の活動に必要なたんぱく質を適切に作り出しているからです。もし、どの遺伝子が、どんな状況下でどのように働いているかを解析できれば、生命現象をコントロールすることが可能になるかもしれません。ただし、遺伝子情報の解析には高度な情報処理技術が必要です。
 例えばヒトの遺伝子は、4種類の塩基配列が約30億並んでいるので、解析したい特定の配列を、その中から探し出さねばなりません。そこで、コンピュータを活用して生命現象を解析する「情報生物学(バイオインフォマティクス)」が、盛んになってきました。

探したい情報をコンピュータに「推理」させる

 ビッグデータを入力し、その中にある特定の傾向や共通項をコンピュータに推論させる「機械学習」が、情報生物学でも注目されています。例えば、「配列は異なるが、働きが似ている遺伝子」を抽出するための手法です。研究が進み、「A遺伝子がBという生命現象を起こしている」という研究結果に、「A遺伝子がB現象を起こすために、C遺伝子とD遺伝子がこの段階で関与している」といった事実を予測できれば、未知の生命現象の解明につながる可能性が高まるのです。

遺伝子の「スイッチ」を、人為的に操作する

 コンピュータ上で遺伝子を組み合わせ、自然界には存在しない「合成生物」をシミュレーションする研究も進んでいます。酒や味噌などの発酵食品は、酵母菌など微生物の働きで作られていますが、人為的にスイッチをON/OFFできる「遺伝子回路」を持つ酵母菌を作れば、菌の増減や発酵速度などを自由にコントロールできるようになるでしょう。また、がん細胞に感染した時だけその細胞を強力に攻撃するウイルスを作り出せれば、重篤な副作用がある抗がん剤を使わなくても、がん治療ができるようになるかもしれません。
 情報生物学の発展は、私たちの生活を大きく変化させる可能性を秘めているのです。

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この学問が向いているかも 情報生物学、合成生物学


国際総合科学部  准教授
杉井 学

メッセージ

 世界で活躍するグローバル人材をめざすには、科学的な思考能力が必要不可欠です。
 「情報生物学」は、アナログな研究が主体だった生物学と、IT技術を駆使する情報学とを融合させた学問分野です。46億年もの歳月に育まれた、地球環境や生物の不思議の仕組みを、コンピュータを使って解き明かしていきます。科学的な思考能力を身につけたいと思っている人には、ピッタリの分野と言えるでしょう。人間の暮らしに役立つだけでなく、地球環境の保全にも寄与する学問です。

先生の学問へのきっかけ

 家族が動物好きで、子どもの頃からさまざまな動物がペットとして家にいました。また小学生の時には、家庭用テレビゲームが流行り、単なるゲーム機ではなくプログラムミングもできる子ども向けコンピュータを買い与えられたことで、ゲームよりもプログラムによるコンピュータ計算の面白さに魅了されました。コンピュータ科学という学問がまだ一般的ではなかった時代、大学では生物学を専攻しましたが、今ではなぜか子どもの時の興味の対象を両方とも研究で扱うようになっています。幼い時の興味や好奇心はとても大切だということでしょう。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

IT企業プログラム開発/電機メーカーシステム開発

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