生物物理学は、いかにして生物が生きているかを明らかにする

水には神秘性がある？

学問としても「水」には理論的な取り扱いが難しいという意味では神秘性があります。一方困った考え方として、以前、水の結晶をつくる時に「ありがとう」など「よい言葉」をかけると美しい結晶ができるという話がありました。驚くことに、この嘘を多くの人が信じました。このような「ニセ科学」が広まってしまうのは、水の理論的取り扱いの難しさが取り違えられたこともあるのでしょう。
実は、生物の細胞を考える場合も、これまでの研究では、「細胞は水のなかにある」で終わりです。まるで、水の部分は何もない白紙のように思われています。例えば水が小さなパチンコ玉の集まりと想像してください。細胞が安定した形を保つことができるのは、細胞膜の内外にパチンコ玉がつまって壁に力を加えているからです。細胞膜と水の間には、力学的な関係もあるのです。
それだけではありません。水は、複数の分子の立体構造を変形させます。生物の水には塩分が含まれて、ある濃度になると、アクチンという細胞を構成するタンパク質が螺旋状にならびます。これは共有結合といった化学的な作用ではなく、水がある程度乱雑になりたいという性質（エントロピーの増加）から、物理的に安定な状態になるからです。

筋肉の収縮と水との関係

このように水について考えることで、例えば筋肉の収縮のメカニズムを説明できる可能性があります。筋肉の収縮で重要なのは、いかにして筋肉が動くのかを理解することです。そのためには、生物の組織を分子レベルで考え、分子間の力学的な関係を解明することが必要です。このような研究を行うことも「生物物理学」です。生物の構造や機能は明らかになってきましたが、それですべてがわかったとは言えません。問題はどのようにして機能が実行されるかです。生物物理学は、これらの問題を明らかにします。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

九州工業大学情報工学部物理情報工学科准教授入佐正幸先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

メッセージ

生命現象の解明に物理学を使うと言うと、よくわからないと思う人がいるかもしれません。しかし、世の中のすべての物質が分子でできていることを考えると、生物だけが物理法則から外れることはありません。生命を分子の物理法則から理解するという言い方もできます。突拍子もないことを言っているようですが、生物物理学を勉強すると自然に思えます。高校の授業で細胞の仕組みやその働きはわかったけど、それだけでは満足できないという方は、必ず興味を持てる学問分野だと思います。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

九州工業大学に関心を持ったあなたは

「情報工学」は、高度情報化社会の進展の中で、ますます必須知識・技術となっています。
九州工業大学情報工学部は1986年に創設された日本初、現在も国立大学で唯一の情報工学部です。知能情報工学科、情報・通信工学科、知的システム工学科、物理情報工学科、生命化学情報工学科の５学科があり、それぞれの分野において、高度な専門技術を身につけた人材を養成します。これまでに1万人を超える情報通信技術者を生みだし、様々な分野で日本の情報通信革命を支えています。