生命科学ではこれまで「どのような分子がどのぐらいあるか」「どんな化学反応が起こっているか」「どのように移動するか」といった問いに答える形で、生命システムの理解が進められてきました。

これは化学的視点による生命理解と言えます。一方で、生体細胞や組織の中では、押したり、引っ張ったり、ねじったり、それらに反発したりといった力学的な作用が、重要な役割を担っていることも知られています。

生命システムの実態は、化学的な作用と力学的な作用が両輪となって動作していると考えられます。しかしながら、力学的な作用を計測するツールが十分には揃っていないため、力学的な側面の研究は進んでいませんでした。

光の散乱現象を利用して可視化

私の研究では、この状況を打破するために、光の散乱現象を利用した力学的相互作用の計測法を提案しました。これにより、力学的な側面から生命を理解することを目指しています。

ここで使う散乱現象は、音響フォノンと呼ばれる超音波によって光が散乱される現象です。音響フォノンは細胞などの媒質の内部で絶えず生成されては散逸していて、光を散乱するときに媒質の力学特性に依存して波長をシフトさせます。

私が開発した特殊な顕微鏡によって、この散乱光で組織や細胞の中を見ることで、生体内の力学情報のイメージングを実現できるようになりました。

現在、この顕微鏡と従来の顕微鏡を組み合わせて、生物の中で起こる化学と力学による相互作用ネットワークを明らかにすることを目指して、研究を進めています。この先に新しいフロンティアがあると信じています。

今や学問分野の垣根を越えなければ生命研究はできない

このように生物学の進歩は、計測法の進歩と相補的な関係にあります。しかし新規計測法の開発は、生命科学の知識だけでは為し得ません。私は物理学や光学をバックグラウンドに持ちながら生物学研究に取り組んでいるため、上で紹介した技術以外にも様々な光計測技術を自ら開発しながら生命研究を推進できています。

他の分野にも当てはまることですが、今日の科学研究で新しい道を切り拓くには、分野の垣根を越えて多角的な視点から考えることが必要です。私自身がこのことに気づいたのは研究者になってからで、とても苦労しました。

今の高校生の方々には、将来を見据えて、幅広い知識と教養を身につけることを強くお奨めしたいと思います。特に、統計学と論理学は科学的思考の素地となるので、高校ではあまり教えてもらえないですが、「役立つ知識」と信じて学んでおいて欲しいです。