物理学

 　試料にＸ線を当てると、試料を構成している原子や分子によりＸ線は吸収されます。Ｘ線の吸収量の違いを画像化したものがＸ線顕微鏡です。Ｘ線の吸収の様子を、当てるＸ線のエネルギーを変えながら詳細に調べると、配位数や原子間距離など調べたい原子のまわりの局所構造や、原子価や電子状態など原子の化学状態に関する情報を得ることができます。このX線吸収微細構造(XAFS)とＸ線顕微鏡を用い、細胞中の物質輸送や細胞外代謝など未解明な生命現象の機構を原子・分子レベルで調べることを目指しています。
放射光を光源とした結像型透過軟X線顕微鏡と走査型透過軟X線顕微鏡を用い、細胞径1μm以下の微細シアノバクテリア Synechococcus sp.を、化学固定や染色や薄片化などの試料調整を行わず観察し、他の手法では直接観察することができない細胞外代謝物の観察とSynechococcussp. １個が含有する炭素量の定量に成功しました。この代謝物は京阪神地区の水がめである琵琶湖の水質悪化の元凶ともされる難分解性有機物であり、その量を見積もることができる道筋を示すことができました。
琵琶湖の水がガビ臭くなる元凶物質を産生する微細シアノバクテリアを結像型透過軟X線顕微鏡で観察し、その構造上の特徴から再同定の必要性を見出し、シアノバクテリアの専門家との共同研究により新種であることを示すことができました。
今後も、軟X線顕微鏡によるイメージングとＸ線吸収分光法を組み合わせた新しいバイオイメージング研究を進めていきます。