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「基礎研究って役に立つ?」に私が「世界を変えます!」と答える理由

科学の「醍醐味」を教授が教えます
研究者なら定番で訊かれるのが、「その研究、何の役に立つの?」という問い。どう応じたらいいものなのでしょう。

今回、こうした質問をぶつけられがちな「基礎研究」を重ねている青山学院大学理工学部の長谷川美貴教授が、誠実に自分たちの営みの「醍醐味と展望」について語ってくれました。

なぜ葉っぱは緑色で、秋に色が変わるのか

私が教えている理工学部は、工学系と理学系の相補的な視点から学問を追求する学部です。

そして私たちが行っている研究は理学研究であり、「基礎研究」に位置付けられます。基礎研究とは、特別な応用や用途をすぐに実現することを目的としているわけではなく、自然界の仕組みを追求し、ものごとの本質や原理を追及する研究です。

こういったことがわかると、応用の分野の大きな発展を支えることができるのです。

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たとえば、「色」について考えてみましょう。

私たちの身の周りには「色」があふれています。なかでも自然界での身近な色のひとつに、草や葉の緑色があります。

では、私たちはなぜ「草や木の葉は緑色」と感じることができるのでしょうか?

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緑色の正体は主にクロロフィルです。光合成は植物が生きていくために欠かせない機能で、その中心的役割を果たしているのが、葉のなかに含まれているクロロフィルです。

クロロフィルは、太陽光に含まれる光の成分のうち「特定のエネルギーを持つ光」を吸収しています。私たちは、葉に吸収されずに反射した光を目でとらえ、「緑色」と認識します。

このとき、草花に吸収された光の色と、反射して目がとらえた光の色は、補色の関係になります。つまり私たちは、植物が生きるために吸収した光の“反対の色”を見ているのです。

では、季節の移ろいとともに葉の色が変化していくのはなぜなのでしょうか?

 

秋から冬にかけてはクロロフィルを含むタンパク質が寒さにより分解し、クロロフィルも分解されるため、それまで効率よく吸収していた光を吸収しなくなります。

一方、葉にはクロロフィルの他にカロテノイドという色素体も含まれていて、私たちの目には「黄色」と認識されます。カロテノイドの黄色は、通常はクロロフィルの緑色に隠れているため、葉は緑色に見えています。ですが、クロロフィルの分解が進むと、それまで目立たなかった寒さに強いカロテノイドの存在が前面に出てくるので、黄色に見えるのです。