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福岡伸一の生命浮遊

これまでの回で、細胞で発現している遺伝子群、つまりメッセンジャーRNA(mRNA)をそのままDNAに写し取る方法、すなわちcDNAライブラリーを作る原理について細かいことをいろいろ説明してきた。ここから先は、いかにしてそのライブラリー(図書館)から、目的の書物を探し出すかについて考えてみよう。

細胞から作ったcDNAライブラリーと、大量の大腸菌を混ぜ合わせ、塩溶液の中で短い時間熱ショックを与える。すると個々のcDNAは、いずれかの大腸菌の中に取り込まれることになる。ちょうど図書館の蔵書を、一冊ずつ、ランダムに生徒に配るようなイメージを想起していただきたい(生徒を大腸菌にたとえてごめんね)。cDNAの分子数(総冊数)よりも、大腸菌の菌体数(生徒数)を多くしてあるので、図書館の本はいずれも誰かの手に渡る。本がもらえない生徒(cDNAを受け取れなかった大腸菌)も存在する。でも、こうしておかないと図書館の蔵書を分散させることができない。ここが大事なポイントで、cDNAを1分子ずつばらけさせることが重要で、しかも生徒ひとりが2冊以上本を持たないようにする。

円形のシャーレに寒天でできた栄養培地を作り、その表面にcDNAを受け取った大腸菌を薄く塗り広げる。cDNAを受け取った大腸菌は、菌体内でせっせとcDNAのコピーを作る。同時に、大腸菌はおよそ1時間に1回の割合で細胞分裂をして増殖する。その都度、cDNAのコピーも受け渡され、増産される。大腸菌は自分では動くことができない。だからシャーレの上に分散された複数(たとえば100匹)の大腸菌がばらまかれたとすると、その100匹はその場所で増殖していく。大腸菌1匹は体長1マイクロメートルくらいなので、もちろん肉眼では見えない(詳細は省略するが、cDNAにちょっとした仕掛けがしてあって、cDNAを受け取った大腸菌だけがシャーレの上で増殖できるようになっている)。

大腸菌はシャーレの上で、2倍、4倍、8倍、16倍と分裂していく。すると一晩もすると膨大な菌体数になる。それは肉眼で見える。白い粒のように見える。その粒がシャーレの上に散らばっている。これを大腸菌のコロニーと呼ぶ。コロニーはまるで夜空に散らばる星々のようだ。実際、だんだん大腸菌が増えてきて、コロニーが見えだすとそれは光って見える。実験がうまくいっている証拠だ。これは実験に携わった者でないと感じることができない気持ちなのだが、こうして書いていても、わくわくしてくる。

...全文は本誌最新号(2017年3月号)に掲載


福岡 伸一 ふくおか・しんいち
生物学者。1959年東京生まれ。京都大学卒。米国ハーバード大学医学部博士研究員、京都大学助教授などを経て、青山学院大学教授。2013年4月よりロックフェラー大学客員教授としてNYに赴任。サントリー学芸賞を受賞し、ベストセラーとなった『生物と無生物のあいだ』(講談社現代新書)、『動的平衡』(木楽舎)ほか、「生命とは何か」をわかりやすく解説した著書多数。ほかに『できそこないの男たち』(光文社新書)、『生命と食』(岩波ブックレット)、『フェルメール 光の王国』(木楽舎)、『せいめいのはなし』(新潮社)、『ルリボシカミキリの青 福岡ハカセができるまで』(文藝春秋)、『福岡ハカセの本棚』(メディアファクトリー)、『生命の逆襲』(朝日新聞出版)など。

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