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10/15ドラマらせんの迷宮:犯罪捜査の解決にDNAはどう役立つのか?

2021/10/18
 
主な塩基4種類
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10/15、金曜日の20:00からDNA科学捜査を軸にしたミステリードラマがテレ東から始まります!
天才科学者役の田中圭と熱血刑事の安田顕をバディにした構成、主題歌はBTSの「Stay Gold」だとか。
covid-19蔓延のため、撮影と放送がずいぶん延び延びになっていたとのこと。楽しみです。

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ドラマだから必ず事件は解決するのだと思っていませんか?実はそうでもないのです。
ヒトが何かしたら必ず何らかの痕跡が残るのです。それは血液、汗、指紋、足跡、筆跡など。
そして犯人を特定するとき最も有力な証拠となるのがDNA(デオキシリボ核酸)なのです。

現行犯逮捕(私人逮捕)

普通逮捕状が必要(通常逮捕)だが、現行犯に限り、警察官でない一般人でも逮捕することができる(刑事訴訟法第214条)。スリ、痴漢、万引きなど。
ただ相手が武器を持っていたり、手慣れた犯罪者だったりする場合、捕まえる方にもそれなりの心得がないと怪我をするリスクがある。また条件を満たしていない場合には暴行罪などに問われてしまう可能性もある。

ヒト

ヒト本来の細胞数は半分以下。残りは細菌、ウイルス、菌類でできている。これらを総称してマイクロバイオームという。皮膚、口腔内、内臓、目の中にも存在している。出産時に母親からもらう。
皮膚には150種類以上の常在菌、消化管には1,000種類、100兆個もの腸内細菌がいる。
細胞は核と細胞質からなる。ヒトで最大の細胞は卵細胞。

血液

ヒトの血液は赤血球、白血球、血小板などからなるが、このうちDNAを含むのは白血球のみ。
このドラマの第1回では事件現場にまったくDNAが残っておらず、それは犯人が毎度次亜塩素酸ナトリウムをスプレーしたから、という設定になっている。

トリポネーマ

スピロヘータが原因の感染症。スピロヘータと言えばもちろん粘膜から感染、ヒトを梅毒にする細菌。
俗にうさぎ梅毒。でもまあウサギからヒトにうつることはない。
現在でも日本では毎年5,000人ほどが新規罹患しているので、過去の病気とは言えない。

成人すると206個になるが、新生児は300~350個ほどある。分離した軟骨などがあるため。
頭や体が柔らかく首も据わっていない。成長とともに軟骨が骨となり、分離していたものが癒合していくので数が減る。骨と歯でだいぶ年齢が判別できる。

ミトコンドリアDNA

これが持つ遺伝情報は形質にあまり影響せずミトコンドリア内で母から子へ伝えられる閉じた情報。
ひとつの細胞に多数存在し核DNAに比べて突然変異率が5~10倍も高い。
ある塩基が別の塩基に置き換わる(スニップ)ことを突然変異と呼ぶ。核DNAでは500塩基に1個程度で見られるものの、世代交代するうちいつしか消滅する。しかしミトコンドリアDNAではその5~10倍の早さで起きているため、ヒト、動物ともに個体識別に非常に有用。
また突然変異なしに進化はないため、その動物の進化の目印にもなる。

DNA (deoxy ribonucleic acid)

書籍30,000冊分くらいの遺伝情報が書き込まれている設計図。メンデルがエレメントと呼んだ遺伝物質に遺伝子(gene)と名付けたのはデンマークの植物学者ヨハンセン(1909年)。日本語の遺伝子は1920年東大教授藤井健次郎が考案。元はドイツ語のGenでゲンと呼ばれていた。

AとTCとGがペアを作り二重らせん構造を作っている。向きがあり、頭側が5’、反対側が3’で、ファイブ・プライム、スリー・プライム側という。二本鎖は逆平行。
ついでながらRNAではチミンがウラシルになる。
DNAは遺伝情報を長らく保存するがRNAは一時的保存。それ故、DNAはおいそれと変わらず二本鎖で安定、RNAは用が済んだらすぐ分解する(反応性が高い)1本鎖という違いがある。

デオキシリボ核酸。高分子化合物。塩基(アデニン、グアニン、シトシン、チミン)とリン酸、糖(デオキシリボース)より成る。
海水中には1L当たり0.2~44μg、淡水中には0.5~7.8μg含まれている。
土壌中の半減期はローム層(砂と沈泥、少々の粘土を含む土)では9.1時間、シルト(砂と粘土の間の大きさ)では15.1時間、粘土では28.2時間、下水中では1時間以内、淡水・海水中では3~5時間。海面で45~83時間。海底沈殿物では140~235時間。

DNA鑑定

微量の血痕などの鑑定のため含まれるDNAを増幅する。95℃に加熱すると2重螺旋が1本鎖に分かれる。
55~60℃に保持して増幅したい領域に対応するプライマーを入れてDNA鎖と会合させ(アニーリング)、72℃でDNA鎖の複製を行う。試料を入れて温度を調節するだけで目的領域のDNA鎖だけを特異的に増幅できるのがPCR(ポリメラーゼ・チェーン・リアクション)という。極微量のDNAを2時間で100万倍に増幅できる技術で犯罪捜査、親子鑑定、農産物の産地特定等に利用されている。マリス博士、ありがとう!

DNAメチル化

炭素原子にメチル基(CH3)が付加することでその遺伝子が使えなくなる異常。
大腸ガン、乳ガン、前立腺ガンなど多くのガンで見られる異常。

ゲノム解析

ヒトとチンパンジーのゲノムの差はたった1.37%、ヒトとゴリラの差は1.75%しかない。
ヒトとヒトでも0.1~0.3%(DNA塩基対1/1,200個)は違っている。その違いが髪や目、肌の色、性別、体格、病気になりやすさなどの体質の差となっている。遺伝子のワンセット。

肺魚やサンショウウオは400億個もありヒトよりゲノムサイズは大きい。遺伝子の数は大腸菌が4,100個、トラフグが22,000個、トウモロコシが32,000個。
しかし遺伝子の数がそのまま生物の複雑さに比例しているわけではない。

相補性

ゲノムAがゲノムBの失活した機能を補完する性質があること。生物はうまくできているのだ。

マウス

実験動物の代表。ヒトと遺伝子が99%共通する。疾病に関わる遺伝子も90%が同じ。
ヒトの疾病モデルを作りやすい。ただうつ病や統合失調症などの心の病は再現しにくいため、精神疾患に対する新規薬剤はなかなか世に出ない。
認知症に関してもモデル動物が作られ水迷路試験など空間学習・記憶機能の判定がされているが、ヒトの認知機能に反映するかどうかは難しいところ。

染色体

父と母から23本ずつ受け継ぐためその分配のされ方は2の23乗通り(約840万通り)もありiPS細胞由来の精子と卵子からでもヒトのクローンを作ることはまだできない。兄弟で似ていなくても当然である。

遺伝子配列

塩基数にして約30億個あるとされている。

酸欠

空気中の酸素濃度は21%だが、1%落ちても思考力低下、手足の痺れなどの変化が現れる。
閉めきった室内では20.6%、飛行機や満員電車では18%近くまで減少する。
18%が安全範囲の最下限なので個人差によっては体調が悪くなる。
しっかり酸素を取り入れれば脳に血流がよく回り、集中力が上がる。眠くなったら深呼吸してみよう!

呼吸法

呼吸数は15~18回/分。眠っている時は減るが20,000回/日以上行っていることになる。
このうち50回でも深呼吸をすれば目に見えて体調が改善する。鼻から吸って口から吐くのが基本。
口で吸うと埃や細菌をそのまま肺まで取り込んでしまう。
深呼吸するときは肺にある空気をまずすべて吐き出してから吸い込む。1度吐ききれば自然に吸い込むだけなので楽。吐き出すときは6秒以上かける。筋肉繊維を構成するフィラメントの働きは5秒しか持続しない。
それ以上負荷をかけるとフィラメントが本数を増やして耐えようとするため筋線維が太くなり、効率的に鍛えられる。深呼吸を繰り返すと副交感神経が活発になるため眼筋を緩めることもできる。

システマイザー脳

数学など論理的思考と解析には優れるが、人間関係など社会性が希薄で、細かいことに拘る特徴がある。
幼少期に奇異な振る舞いが目立つこともある。とかく天才は気むずかしい。

酵素

酵素の触媒効果で1014~1020倍も加速される。触媒がないと300万年かかる反応でも酵素があれば1秒で終わる!
体は37℃に保たれ、ほぼ中性という温和な環境でこれだけの反応を加速することが可能。
各酵素は特定の反応だけを触媒することができる。
トリプシンはリシンやアルギニンのペプチド結合を切断し、キモトリプシンはチロシンやフェニルアラニン、トリプトファンのペプチド結合のみを切断する。

サイトカイン

細胞から分泌される低分子のタンパク質で生理活性タンパク。細胞間相互作用に関与し周囲の細胞に影響を与える。

TNF-α

サイトカインの一種。腫瘍壊死因子。アポトーシスを誘導する。本来はガン細胞を殺してくれるが、糖尿病のヒトの体内ではインスリン抵抗性を高め、炎症傾向を進めてしまう。
これが何年も続くと細胞の増殖が促されてガン化しやすくなる。
糖尿病のヒトにガンが多く、ガン患者に糖尿病が多いのはこの慢性炎症のせい。慢性炎症とガンは仲が良い。

さしあたりこのくらいの単語がわかればドラマのれべるでは問題ないかと。
さらに知りたい方はこちらも→ 医学用語:コロナに限らず、情報を理解するには多少の知識が必要です。


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