流下珪藻の循環式水槽を用いた集積培養(2018年10月03日) | 通信制高校のルネサンス高等学校

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流下珪藻の循環式水槽を用いた集積培養(2018年10月03日)

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流下珪藻の循環式水槽を用いた集積培養(2018年10月03日)

流下珪藻の循環式水槽を用いた集積培養(2018年10月03日)

サイエンスコースが提供するリアルな学びは、「経験値」を実体験を通して積み上げていく教育デザインです。そこで遭遇する個別の具体的な事象(イベント)を出発点として学びで将来、更新されるかも知れない教科書に100%依存し、教員が自分で体験した訳でもない内容を「自分自身が体験した」かのように語る(大部分の教室に行われている)授業スタイルとも異なります。

高度な学びは大学へ行ってからで良いという意見も聞こえてきそうですが、大学には大学として求められる学問水準と専門性があり結局、サイエンスコースが掲げる"高等教育への橋渡し"を行う後期中等教育は希少だと思います。つまり本来なら開拓すべき必要性がある"空白地帯"なのです。これは、高等教育に対して「知の流れ」の「上流(アップストリーム)側」となります*1

*1 アップーストリームに当たる「入学準備教育」が、受験偏差値による入試選抜方式が導入されたことにより「入試選抜対策」に置換されるミスが生じてしまったのです。塾・予備校の受験産業も貨幣の流れですから一見、経済的に貢献してきたように見えましたが、果たしてホンモノの学力だったのでしょうか? 

今回、高校の実験室でも実現が可能な学びを記述してみます。それは、河川の上流部(大和川支流の石川、富田林市)で採集した流下藻類(ネットで捕集した流下中の粒子のうち藻類の占める分画)を北側の日当たりの悪い窓辺で一定の水流のある循環水槽へ投入し、フィルターろ過床の粗い表面へ捕捉され、増殖してくる珪藻を観察しました。投入した試料に珪藻以外の藻類が混入していても、このような弱光下で集積されてくる藻類は、珪藻に限定されます(珪藻の専門家が記載)*2

*2 地球史を辿ると、約3,500万年前に海洋環境で珪藻が爆発的に増えた痕跡が微化石として残っており、一次生産者の変化が波及効果を及ぼし高次生産者であるクジラの多様性に影響を及ぼしたことが言及されている(以前のブログ記事参照)。珪藻の外殻を形成するケイ素は、石英など造岩鉱物から溶け出した成分が海水中へ移動し、ケイ素を再び吸収し、細胞壁として合成したものと解釈される。

褐藻類のコンブ(昆布)と珪藻には、共通してフコキサンチンという光合成に用いられるアンテナ(集光性)色素を持つ点で共通している。弱い光を集め、メインの光合成系へと繋ぐ役割があり、それゆえ水深があり光の届きにくい水深で褐藻類が繁茂すると言う事実と符合します。有効成分のフコキサンチンを抽出するには、コンブより珪藻を抽出源にした方が効率的であると期待できます(文責:教育デザイン室長・竹内 準一)。

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画像・上段左:循環水槽に敷いたろ過床フィルターの側面にモヤモヤとした流下藻類に由来する細胞が連鎖して糸状性を為す珪藻が育つ(実際に、優占してくる種は元試料と環境条件など偶然性に左右される)、同・上段中:集積培養された珪藻群集の内訳(大半が、羽状目のCymbella属[A-C]で、2細胞が対の群体がしばしば混在;稀にMelosira属の増大胞子で巨大化した細胞[D]も見られた)、同・上段右:青と赤で構成された発光ダイオード・ランプを照射された培養装置(舞昆のこうはらの「発酵研究室」にて竹内が撮影)、同・下段左:珪藻の細胞が懸濁した試料をスライドガラス上にドロッピングした状態(これは、ガラス面に油膜が残っていたらしく、水滴が表面張力で丸くなり過ぎた失敗例;ハルトくんこと、丹治遥さん撮影)、同・下段右:スライドガラス上の油膜を除去するため"洗剤浴"させている状態(油膜を除去すれば、水滴が丸くならないで済む)

付記:集積培養系で優占してくる珪藻の種類は、かなり偶発的であると同時に、概ね1~2種程度に収まる。集積培養された珪藻の細胞を適度に分散させ、単一細胞を含む水滴のみを残し、他は予め用意した培養液(腐葉土エキス)を入れた容器の中へスライドガラスごと投入し、純粋培養株を得る(ドロッピング法による純粋分離法)。細胞が微細な種類では、珪藻であるか否かが判然としない場合がある。そのようなケースでも細胞が滑走運動するのが観察されれば、珪藻であることの証となる(暗視野での観察明視野の観察)この運動があることで、植物であるのに運動することは意外に思われるが、珪藻は干潟の泥面で埋没しても光の当たる泥面に浮かび上がることが可能となる(竹内記)。

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