東京大学研究Discovery Saga

◆ 量子多体系のダイナミクスを計算に活用する機械学習手法「量子リザバーコンピューティング」について、量子カオスを示す代表的な模型を用いて性能を系統的に解析しました。◆ 秩序とカオスの境界に位置する量子版「カオスの縁」において、量子リザバーコンピューティングの計算能力が最大となることを明らかにしました。◆ 脳活動や生態系モデルなどの複雑系で注目されてきたカオスの縁が、量子の世界でも重要な役割を果たすことを示し、古典系と量子系を貫く新たな普遍的視座を提供する成果です。 ...

キーワード：量子アルゴリズム/コンピューティング/ベンチマーク/リアルタイム処理/アルゴリズム/スーパーコンピュータ/タスク/ニューラルネットワーク/機械学習/高性能計算/最適化/脳活動/固有値/ランダム行列/ランダム行列理論/相転移現象/非線形/普遍性/複雑系/物性物理/量子カオス/量子ダイナミクス/量子情報/量子多体系/カオス/相転移/スペクトル/超伝導/環境適応/量子コンピューティング/ダイナミクス/ニューラルネット/生態系モデル/量子力学/生態系/リザバーコンピューティング

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学生物学工学農学

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発表日：2026年1月9日

生命が環境変化に適応し恒常性を維持する仕組みを解明

―― シグナル分子の動きがストレス応答と細胞運命を決定付ける ――

東京大学医科学研究所分子シグナル制御分野の武川睦寛教授、森泉寿士助教（研究当時）らの研究グループは、環境ストレス刺激によって誘発される細胞死や炎症を司るタンパク質リン酸化酵素JNKが、ストレス刺激の強度に比例して線形的に活性化するのではなく、刺激強度が一定の閾値を超えた場合にのみ急峻に活性化する「スイッチ様応答」を示すことを見出し、その分子機構を解明しました。さらに、このユニークなJNK活性化パターンが、微弱なストレスに対する不要な組織損傷や炎症を抑止しており、生体が外部環境の変化に適応して恒常性を維持する上で必須であることを明らかにしました。人体を構成す...

キーワード：環境変化/生細胞/浸透圧/環境適応/光スイッチ/分子振動/紫外線/シミュレーション/フィードバック/フィードバック制御/レーザー/機能制御/一細胞/細胞応答/酸化酵素/リン酸/環境ストレス/酵素活性/細胞運命/核移行/新規治療法/タンパク質リン酸化/炎症性疾患/蛍光タンパク質/細胞間相互作用/分子機構/JNK/病態解明/MAPK/アポトーシス/キナーゼ/シグナル分子/ストレス応答/リン酸化酵素/炎症性サイトカイン/活性酸素/細胞死/細胞内局在/細胞内情報伝達/酸化反応/神経変性/神経変性疾患/創薬/分子イメージング/慢性炎症/サイトカイン/ストレス/ワクチン/放射線

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発表日：2025年12月23日

花をつくる新メカニズム「フロリゲン・リレー」の発見

横浜市立大学木原生物学研究所佐藤萌子さん（研究当時：生命ナノシステム科学研究科博士後期課程［2022年3月博士（理学）］）と、辻寛之教授（名古屋大学生物機能開発利用研究センター教授兼任）らの研究グループは、信州大学理学部坂本勇貴助教、農研機構生物機能利用研究部門遠藤真咲上級研究員、東京大学大学院新領域創成科学研究科松永幸大教授との共同研究で、フロリゲン＊１が花をつくる新しいメカニズム「フロリゲン・リレー」を発見しました（図1）。本研究成果は植物が花をつくるしくみの理解を大きく深め、植物の改良を加速させます。本研究成果は、米国の科学誌「Scienc...

キーワード：普遍性/維管束/生殖/生存戦略/環境適応/3Dイメージング/マイクロ/一細胞/一細胞/フロリゲン/植物ホルモン/育種学/イネ/生物資源/蛍光タンパク質/ホルモン/発生学/RNA/イミン/サイトカイニン/幹細胞/細胞分裂/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年12月13日

低酸素環境においてRNAの骨格がメチル化される！

―立体選択的なRNAの修飾がリボソームを活性化する―

東京大学大学院工学系研究科の石黒健介特任助教、鈴木勉教授らの研究グループは、大腸菌リボソームのペプチド転移反応活性中心（PTC）に、嫌気環境で特異的に導入される新たなRNAメチル化修飾を発見し、その生合成機構と嫌気環境への適応に果たす生理学的役割を明らかにしました。リボソームはタンパク質合成（翻訳）を担う巨大複合体で、リボソームRNA（rRNA）とタンパク質から構成されます。従来、リボソームは一定の組成と構造を持つと考えられてきましたが、近年、環境に応じてリボソームの構成要素の組成が変化し翻訳を最適化する「Specializedリボソーム」という概念が注目さ...

キーワード：プロファイル/最適化/環境変化/酸素濃度/原子核/高磁場/磁気共鳴/水素結合ネットワーク/水溶液/エストニア/バクテリア/質量分析法/磁場/反応機構/立体選択的/RNA修飾/タンパク質合成/tRNA/アーキア/リボソームRNA/遺伝情報/環境適応/核スピン/質量分析/電子線/双極子/スピン/電子顕微鏡/候補遺伝子/修飾塩基/無細胞翻訳系/リボソーム/生体内/疎水性相互作用/古細菌/発酵/rRNA/リン酸/生合成経路/立体化学/逆遺伝学/環境応答/生合成/クライオ電子顕微鏡/鉄硫黄クラスター/ビタミン/ncRNA/アミノアシルtRNA/翻訳制御/mRNA/大腸/RNA/アミノ酸/クロマトグラフィー/ヌクレオシド/メチル化/ラジカル/核磁気共鳴/合成生物学/生体分子/大腸菌/低酸素/ストレス/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現/細菌/生理学

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発表日：2025年11月26日

体内時計をもとに「休眠」を誘導する脳内機構の発見

──季節に応じて休眠状態への切り替えを行う神経細胞群──

　東京大学大学院総合文化研究科の長谷部政治講師と大阪大学大学院理学研究科の志賀向子教授は、代表的な体内時計として知られる概日時計をもとに、日長変化に応じて活動性を切り替え、休眠状態を適切に制御する脳神経細胞群を明らかにしました。　生物、特に昆虫は、一時的に生理的活動・発育を休止させる「休眠」状態に入ることで、冬などの厳しい環境を生き延びています。これまでに、季節に伴う日長変化に応じた休眠制御において、概日時計の重要性が示唆されていましたが、休眠制御メカニズムの詳細は不明瞭でした。　今回、生殖休眠に入る昆虫をモデルにした研究により、脳の側方部にある大型神経細...

キーワード：季節変化/神経ペプチド/生殖/環境適応/フィードバック/環境情報/生体システム/一細胞/神経活動/生体内/概日時計/機能解析/遺伝子機能解析/遺伝子発現解析/受精/受精卵/発現解析/卵巣/mRNA/時計遺伝子/自発活動/体内時計/分子機構/RNA/RNA干渉/アミノ酸/神経細胞/電気生理学/遺伝子/遺伝子発現/生体リズム/生理学

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発表日：2025年9月16日

水田のイネと雑草を識別するAI基盤データ「RiceSEG」公開

――スマート農業と育種を加速する国際共同研究――

東京大学大学院農学生命科学研究科の郭威准教授、加藤洋一郎教授、王浩舟特任研究員、京都大学大学院農学研究科の桂圭佑教授ら日本チームと、中国南京農業大学のShouyang Liu教授を中心とする国際共同研究グループは、世界初となるイネのマルチクラス・セマンティックセグメンテーションデータセット「RiceSEG」を構築しました。本データセットは、中国、日本、インド、フィリピン、タンザニアの5か国12機関が参加し、50,000枚以上の圃場画像を収集、その中から3,078枚を背景・緑葉・枯死葉・穂・雑草・浮草の6クラスに高精度にアノテーションしたものです。従来の「植生/背景」の単純な二分類を超え、複雑...

キーワード：セグメンテーション/画像データ/データ駆動/ベンチマーク/アノテーション/オープンサイエンス/人工知能（AI）/持続性/気候変動/生殖/環境適応/持続可能/モニタリング/ロボティクス/自律走行/水稲/水田/直播栽培/イネ/生態学/フィリピン/成長期

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発表日：2025年9月7日

海洋細菌の新たな光エネルギー獲得戦略

―ロドプシンの集光アンテナと光サイクル加速色素の発見―

東京大学大学院新領域創成科学研究科の吉澤晋准教授、同大学物性研究所の井上圭一准教授、理化学研究所の白水美香子チームディレクターらによる研究グループは、海洋研究開発機構、変動海洋エコシステム高等研究所、生産開発科学研究所、東京農業大学と共同でロドプシンの新たな光利用効率化システムを報告しました。近年、植物などの光合成生物とは異なり、ロドプシンという光受容タンパク質を用いて光エネルギーを化学エネルギーに変換する微生物が数多く存在することが分かってきました。本研究グループは、海洋に最も多く存在するロドプシン（プロ...

キーワード：アンテナ/インターフェース/人工知能（AI）/先端技術/光エネルギー/海洋/バクテリア/地球観測/太陽/レチナール/シアノバクテリア/光合成/光受容/光受容タンパク質/環境適応/光環境/脊椎動物/太陽光/光センシング/塩化物イオン/イオン輸送/センシング/マルチスケール/海洋環境/結晶化/電子顕微鏡/分解能/人工細胞/カルス/古細菌/海洋細菌/タンパク質工学/海洋生物/生態系/海洋微生物/カロテノイド/プランクトン/海洋生態/海洋生態系/植物プランクトン/微生物/クライオ電子顕微鏡/ナトリウム/機能解析/高分解能/メタゲノム/脊椎/大腸/トランスクリプトーム/ラット/ロドプシン/構造変化/生体分子/創薬/大腸菌/膜タンパク質/立体構造/ウイルス/ゲノム/遺伝子/細菌

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発表日：2025年8月24日

サンゴが病原細菌を撃退する抗菌ペプチドを発見

―温暖化で増加する感染症の予防・管理に向けた新たな手がかり―

東京大学大気海洋研究所の高木俊幸助教、井上広滋教授、青山華子大学院生（大学院新領域創成科学研究科博士課程）、小川展弘技術専門職員、および東京海洋大学の岡井公彦准教授、石田真巳教授、福丸璃子大学院生（研究当時大学院海洋科学技術研究科修士課程）らによる共同研究グループは、造礁サンゴであるコユビミドリイシ（Acropora digitifera）から、強力な抗菌活性を持つ新規ペプチド「Digitiferin（ディジティフェリン）」を発見しました。このペプチドはサンゴ粘液中に分泌されて、地球規模でサンゴの白化（注1...

キーワード：免疫機能/海洋/海洋科学/地球温暖化/造礁サンゴ/両親媒性/光合成/抗菌ペプチド/環境適応/ACT/構造モデル/モニタリング/海洋環境/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/ペプチドグリカン/親水性/構造予測/抗菌活性/環境ストレス/共生細菌/枯草菌/プロバイオティクス/海洋生物/生態系/細胞壁/組織化学/病原性/サンゴ礁/温暖化/海洋生態/海洋生態系/褐虫藻/層構造/ナトリウム/機能解析/細胞膜/組織化/早期診断/内胚葉/NGS/大腸/細菌感染/自然免疫/上皮細胞/大腸菌/発現調節/免疫学/立体構造/立体構造解析/ストレス/バイオマーカー/遺伝子/疫学/感染症/抗体/細菌/免疫組織化学

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発表日：2025年8月24日

エイの淡水適応を支える驚異の腎機能

―脊椎動物の中でも屈指の尿排出能力―

東京大学大学院理学系研究科の油谷直孝大学院生（研究当時）と同大学大気海洋研究所の髙木亙助教、兵藤晋教授、国立遺伝学研究所の工樂樹洋教授、岡山大学学術研究院環境生命自然科学学域（理学部附属臨海実験所）の坂本竜哉教授、同大学総合技術部教育支援技術課の齊藤和裕技術専門職員らの共同研究グループは、海水と淡水を行き来できるアカエイ（Hemitrygon akajei）の尿量調節メカニズムを分子レベルで詳細に明らかにしました。板鰓類（サメ類とエイ類）の中には、海水と淡水の両方に適応できる「広塩性」を獲得した種が存在します。彼らは塩をほぼ含まない淡水環境（浸透圧（...

キーワード：環境変化/海洋/水溶液/高浸透圧/浸透圧/真骨魚類/環境適応/脊椎動物/水輸送/水環境/ウナギ/サケ/細胞膜/尿細管/糸球体/可塑性/脊椎/アクアポリン/近位尿細管/血液/腎機能/腎臓/水チャネル/発現制御/膜タンパク質/遺伝学/遺伝子/非侵襲

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発表日：2025年8月24日

世界中のヒトの口腔内に分布する巨大な染色体外エレメント「Inocle」の発見

――微生物がヒト体内の環境変化に適応するメカニズムを解明する一歩――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の鈴木穣教授と、木口悠也特任助教(研究当時）、濱本渚大学院生、水谷壮利特任准教授(研究当時）、国立がん研究センター東病院の榎田智弘医員、サム・ラトゥランギ大学のJosef S. B. Tuda教授らによる研究グループは、世界中のヒトの口腔内に広く分布する細菌の新規染色体外エレメント「Inocle(イノクル)」を発見しその基本的な遺伝学的、生態学的特徴を明らかにしました。本研究ではヒト唾液サンプルに最適化したロングリードシークエンスを用いたメタゲノム技術を開発することによって世界中のヒトの口腔内に広く分布するInocleと呼ば...

キーワード：データ駆動/最適化/情報学/危機管理/がん研究/環境変化/バクテリオファージ/環境適応/マイクロ/インフォマティクス/腸内エコシステム/発酵/ゲノム配列/プラスミド/環境ストレス/ストレス耐性/生態学/微生物/エイズ/シークエンス/メタゲノム解析/機能解析/遺伝子解析/遺伝子機能解析/染色体/放射線治療/ゲノム解析/メタゲノム/生理機能/大腸/B細胞/DNA損傷/ストレス応答/ファージ/ラット/血液/大腸がん/転写制御/免疫応答/免疫細胞/ウイルス/がん患者/ゲノム/ストレス/マイクロバイオーム/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現/感染症/細菌/細菌叢/酸化ストレス/唾液/腸内細菌/腸内細菌叢/頭頸部がん/放射線/薬剤耐性

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発表日：2025年7月9日

葉の尾状先端の発生機構の解明

―葉先端と基部で異なる細胞分裂角度パターンが形態形成を制御―

東京大学大学院理学系研究科の王子寧大学院生、塚谷裕一教授、京都大学工学研究科の井上康博教授、京都大学医生物学研究所の望月敦史教授らによる研究グループは、葉の鋭い尾状先端（sharply elongated apex）がどのように形成されるのかという未解明の課題に挑みました。中国原産の落葉高木ナ...

キーワード：環境変動/数値シミュレーション/細胞伸長/進化学/進化生物学/環境適応/形態解析/シミュレーション/葉形態形成/オーキシン/変異体/形態変化/比較研究/遺伝子発現解析/発現解析/ホルモン/発生学/ライブイメージング/形態形成/細胞分裂/転写因子/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年1月7日

アタマをつかった紫外線対策

―メダカは脳下垂体で紫外線を感じ、身体を黒くして紫外線を防ぐ―

東京大学大気海洋研究所の神田真司准教授と、岡山大学学術研究院医歯薬学域の佐藤恵太助教らによる研究グループは、東京大学大学院理学系研究科、京都大学、神戸薬科大学と共同で、メダカの脳下垂体のホルモン産生細胞が体外からのUV光を受けて、黒色素胞刺激ホルモン（MSH）を放出し、体表でのメラニン産生を促進することでUV光に対する防御を強化することを明らかにしました。これまでも、眼以外の脳などの組織で光受容体遺伝子が発現していることは知られていましたが、本研究では、脳よりもさらに深い位置にある脳下垂体のホルモン産生細胞が機能的な光受容体を持...

キーワード：産学連携/海洋/太陽/生細胞/光応答/光受容/光受容体/脳下垂体/副腎皮質/オプシン/環境適応/光環境/脊椎動物/太陽光/チロシナーゼ/質量分析/蛍光観察/光照射/紫外線/センサー/フィードバック/光センサー/光刺激/Ca2+/視床/下垂体/視床下部/副腎/光制御/ホルモン/脊椎/イミン/プローブ/細胞・組織/受容体/内分泌/網膜/遺伝子/遺伝子発現

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学化学生物学総合理工工学総合生物