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「夜更かしして体内時計がずれてしまい、朝起きられなかった」といった経験、誰しも一度はあるのではないでしょうか。芸术工学研究院の伊藤浩史先生は、ロボット工学や人工知能(AI)などの工学分野を学んだ経験を生かし、体内時計の究明に向け日々研究を続けています。体内時計の正体や異分野を学ぶメリットについて伊藤先生にお話しを伺いました。

体内时计の正体を突き詰めて

先生の研究テーマを教えてください。

体内时计を研究しています。谁しも体内时计というのは闻いたことがあると思います。「体内时计が狂った」とか、そのせいで「朝起きられなかった」とか。一方で、体内时计をこの目で见たという人はどれくらいいるのでしょうか。体内时计がどれくらいの大きさで、どこにあって、どんな色で、どのような形の物质なのかというのは知らないですよね。

确かに、考えたこともありませんでした。

体内时计が一体何なのか、科学者も长い间解明できていませんでした。例えば、进化论で有名なダーウィンも、后年体内时计の研究をしていました。彼はさまざまな生物の観察をもとに生物进化を提案したのですが、その根干となる遗伝のしくみがわかっていないことを気にかけていたようです。
彼は遗伝で受け継がれる物质への兴味から、生体内で受け継がれる物质としての体内时计の存在を信じて、大量の実験を行っています。ダーウィンは19世纪の科学者ですが、体内时计があるのか、あるとしたら何かという问いはそのあたりから科学の表舞台にあがってきたようです。

体内时计というと、対象は人ですか？

それが违うんです。体内时计と闻くと普通は人やそのほかの动物にあるものだと思われますが、実は植物などほかの生物にもあることがわかっています。ダーウィンが研究していたのも植物でした。植物の叶っぱは、ずっと明るいところにおいても、1日かけて上げ下げすることがあります。彼はその动きを体内时计と纽づけて地道に调べていました。

伊藤先生は何の体内时计を调べているのですか？

いろいろと调べていて、そのひとつがバクテリアです。バクテリアは１日に何回も分裂するので、バクテリアが体内时计を持つなんてなんか変な感じがします。しかし90年代前半にある日本人2名とアメリカ人2名のグループが、バクテリアに体内时计があることを明确に示しました。

ヒトを调べるとなるといろいろな制约があります。例えば、ヒトの体内时计がどうなっているかを调べるために、何日も隔离した部屋で过ごしてもらうなんてことはなかなか大変です。ヒトの遗伝子を改変したら、体内时计がどうなるかはもっと难しいですね。一方で、バクテリアならそれができます。バクテリアであれば前世纪から発达した分子学的なテクニックがほぼすべて使えるわけです。

たとえば、昼间と思っている时间帯に光るように改変したバクテリアを観察すると、分裂しながら明灭している様子を见ることができます。この明灭のリズムはほぼ24时间周期で、バクテリアが体内时计をもっているという明白な証拠になります。

ロボット?础滨の分野から生物学の世界に

学生の顷はロボット工学や人工知能を研究されていたとか？

はい。私が大学に入学したのが1998年でした。その顷には、ロボットのアニメが多数あったし、贬翱狈顿础が「础厂滨惭翱（アシモ）」という人のように歩けるロボットを発表するなど、ロボットが先端科学の象徴として捉えられていました。私も无邪気にロボットに魅了された若者のひとりでした。そして制御工学という分野に进んだのですが、すぐ挫折しました。

ロボットは、ボルトの缔め方ひとつで动かなくなります。ものすごく难解な数学を用いて设计してようやくロボットが少し动く、少なくとも当时はそういう繊细な分野だったのです。そういう繊细さについていけなかったといえばきどった言い方になりますが、より率直にいえば、ロボットづくりを楽しめるほどには、私は残念ながら手先が器用ではなかった(笑)。

人工知能についてはどのような経纬で？

その后、ハード面としてのロボットではなく、ソフト面の人工知能（础滨）の方が向いているのかもと考えました。その时はインターネットが家庭に普及した时期でもあって、情报が热い分野だと思われていたのです。それから今、人工知能ブームがきていますが、ひと昔前にもブームがきていました。例えば、ゲーム「ドラゴンクエスト」に础滨が搭载されたとか、础滨搭载の洗濯机ができたとか、人工知能という言叶が一般に普及したときでした。ブームに流されやすい私は础滨研究をはじめたのですが、またすぐにくすぶった気持ちを抱くようになりました。いま行っている研究は、鉄腕アトムのように人のように思考し、自由に动けるロボットに近づいているのかと。この考えは、现在の生成系础滨の进展を见ると早まった考えだと思うのですが、当时としては思い詰めていました。

ロボットから生物分野とは思い切った方向転换に思うのですが。

确かにそうかもしれませんね。でも、生き物というのは今我々人类が手にしている知识、技术よりもはるかに贤く自然に适応しています。そう考えたとき、ロボットよりも生き物そのものの研究の方が自分の求める答えを教えてくれるのではないかと、思うようになりました。「生物学の研究室に入らせてください！」とお愿いをして、受け入れていただいたのがバクテリアの体内时计の研究室でした。

専门外でも使えるものは取り入れる

挫折とおっしゃいましたが、その経験がやはり今に生きているのでしょうか？

そうですね。旋盘やボール盘などの工作机器を扱えたり、电子工作できたりする生物学者というのは、多くはいないでしょう。これまで観察されていないものを见つけようとするとき、これまでにない装置が必要になることがあります。まず自作できないかを考え、自作できなくても図面や回路図をかけること、これは生物学者としての私の强みです。

実験室にこもって作业することが多いですか？

実験室で生物そのものを扱う研究は全体の50％で、残りの50％は式を书いて数理モデルを考えたり解析したりする作业をしています。これも工学育ちの経験が生きていて、工学ならば自然なアプローチなのですよね。「リンゴがおちる」「ロボットが歩く」などものの动きを考えるとき、数理モデルを作るのはニュートン以来の伝统です。体内时计も状态の変化ですから、とても数理モデルが役に立ちます。これも私のもうひとつの武器だと思っています。

生物を研究するのに数学が必要なのですか？

バクテリアの体内时计ひとつとっても、それが実行される里ではとてもたくさんの化学反応がからみあって复雑な现象が起きています。実験室でリズムをただ観察しそれを头の中でイメージするだけでは全てを把握することは困难です。その复雑さを解きほぐすのが数理モデルを使ったアプローチです。私のこれまでの経験や先人の研究をみれば、数理モデルを使って初めて意味が理解できた体内时计の现象というのはたくさんあります。たとえば、わたしたちの体内时计はもともと２４时间周期ではないのですが、太阳が２４时间周期で私达を照らすリズムにあわせて２４时间周期に修正されます。これは同期という现象なのですが、数理モデルなしに理由を理解することは困难です。

平凡もかけ合わせれば一流になる

学生にどんなことを普段伝えていますか？

授业では「自然は美しい」という话を最后にしています。こう话すと、平凡な话に闻こえてしまうのですが生物を一生悬命调べていると、どこかのタイミングで自然がとても美しいことに気づける瞬间があると思います。体内时计とはなにかという问いを突き詰めていった先には必ず美しいなにかがある、と私は确信しているのですが、そのおかげで夜中のサンプリングや失败を乗り越えて研究を进められて来ました。そういう无根拠の自然の美しさを信じる感性がサイエンスには必要です。その点で私の所属する芸术工学部の学生は、ふつうに考えれば生物学とは远いですけれど、生物学に适性があると思っています。

芸术工学部で生物学をする学生がいるというのは面白いですね。

「自然は学问の垣根を知らない」という福井谦一氏(1981年にアジア初のノーベル化学赏を受赏した科学者)の言叶があります。自分がどういう分野にいるのかと考えこむ事は、その精神からやや邪道なように思います。自然を自然に理解しようと真挚な态度でいようとするならば、「自分の问题ではない」「自分の専门ではない」と思うことは、なくなっていくかもしれませんね。数学が必要なら勉强すればいいですし、知らない実験が必要ならその実験を行うためのテクニックを学べばいいわけです。あまり伟そうなアドバイスは言えませんが、少なくとも自分はそうありたいし、その背中を学生にみせることで何かを伝达できたら嬉しいですね。

学生たちにはどのような人材に育ってほしいですか？

色々武器をもっておくといいことがあるのは私の経験からいえる确かなことだと思います。それぞれは各分野でごく平凡な知识や技术であっても、それらを合わせもつ人材というのはかけ算で急速に数が减ります。総合的な知识を持つというのは、一流と张り合うためのひとつの有効な戦略だと思います。研究职に限らず、どのような仕事も1つの业务だけでは完结しませんよね。私の研究室で培われたなんでもやる精神が役に立ってくれると嬉しいですね。

今、一番兴味のあるものに向かって突き进めばいい

今后の研究の展望について教えていただけますか？

「体内时计が何なのか」という答えはおおまかには见えてきました。今后は「体内时计をどのように制御するのか」を考える段阶に进むと思います。少しずつ工学へ回帰しつつあるような気はしています。ただ１年后どういう研究の展开があるのか自分自身わからないし、わからないほうがエキサイティングな研究人生であるとは思っています。今はバクテリアの１つの细胞のリズムを眺めるのが面白く、その体内时计の正确さに関心があります。その展开がどうなるかを自分自身わくわく见守っています。

九州大学の芸术工学部全体としてはいかがですか？

芸术工学部の教员という视点では今、学内の教员数名とバイオデザインの研究も进めています。今后、もし日本でデザインとバイオの融合が発展していくのであれば、九州大学でその分野が育つといいなと思っています。芸术工学分野には造形や音楽、映像などをデザインする学生がいるわけですが、その中に「生物をデザインしています」と言える学生が育ってくると学术的にも、产业的にも有意义なのではと期待しています。

最后に、进学に悩む高校生にひと言いただけますか？

进路にそれほどナーバスにならなくても大丈夫だと思います。自分の背骨になるような基础を身につける时には、どの学部を选ぶのかは大切でしょう。しかしその先で何か研究をしたり公司で働いたりするときには、必ずその専门分野から离れざるを得ないときが来ると思います。九州大学の総合大学としての良さは、学内で多岐にわたる分野を学べる环境が整っているところです。
私自身、ロボット工学から础滨、そして生物学へと渡り歩いてきました。まずは今、一番兴味のある分野を选択してみて一生悬命学び、その上で兴味が変わったのなら専门分野を変えてみるのも、悪くないやり方のように思います。