2010年文部科学省SSH指定校（中国地区）担当者交流会（島根県立益田高等学校）の原稿から

研究グループとして活動し、その成果を発表へ

　本校は創立120周年を迎えたカトリック系の併設型中高一貫の女子校です。岡山駅から下りの新幹線で南向きの車窓を見ると、小高い丘の上にある白い校舎を見つけることができます。倉敷市内にありますが通学範囲は広く、生徒の72％が電車を利用して通学しています。1学年5クラス編成で、生命科学コース1クラス（入学時から生命科学分野への進学に特化）と、文理コース4クラス（高校2年生で文系・理系への進学を選択）を設置しています。

　課題研究への取り組みは、生命科学コースでは1年次に学校設定科目「生命科学課題研究」「生命科学実習」を履修し、その学習を基礎として、2年次に次の（1）〜（4）の4グループから生徒自身が選択して参加します。2年次には「生命科学課題研究（2単位）」を設定しています。
　文理コースでは、2年次に学校設定科目「発展科目（2単位）」として、（5）数理科学課題研究、（6）物質科学課題研究を選択履修することができます。

（1）生物工学グループ

　現在、花や果実に比較的多く生息しているといわれる「花酵母（野生酵母）」の取得に取り組んでいます。花をつける植物は、蜜を求めて訪れる昆虫によって繁殖が助けられていますが、花の蜜は酵母の増殖にも役立っています。蜜の近くに生息している酵母は、花粉と同様に昆虫に付着して別の花へ運ばれ、そこで新たに増殖します。そのため、同じ酵母がさまざまな花に分布していることが予測されます。花の種類と分布する酵母の種類の相関を分析することによって、生態系への理解が深まるのではないかと考えています。

　日常的には校内で開花している花（そのほか、鳥取大学蒜山演習林での野外実習や西表島研修の際）から、蜜に近い部分の酵母を採取し、純粋分離を行っています。その後、①光学顕微鏡観察による形態分類、②リボソームRNAをコードするDNAの塩基配列や電気泳動核型を基にした分類、③発酵能力の確認などを行い、④酵母の種類を特定しています。将来的には、⑤花の種と酵母の種との相関解析、⑥酵母の胞子形成能の確認、⑦性をもつ酵母菌株の探索、⑧人間生活に有用な菌株の発見などの研究を進めていくことを目指しています。

（2）時間生物学グループ

　動物、植物、菌類、藻類など、ほとんどの生物は昼夜のサイクルに合わせて時を刻んでいます。人間が朝起き、昼間働き、夜に眠る生活リズムをもつのもそのためです。時間と植物の生理現象との関係についての研究として有名なものに、約250年前にカール・フォン・リンネが考案した「花時計」があります。しかし、現在でも開花時刻を正確にまとめた花時計は少なく、周囲に多様な野草が生息する本校の自然豊かな環境を生かして、身近な植物を対象としたオリジナルの花時計を作成しようと研究を開始しました。

　現在、開花時刻が何によって左右されているのか、開花が体内時計によって制御されているのかを調べています。例えば、ムラサキカタバミやタンポポでは、昼間に花を開き、夜間に閉じる現象が見られますが、そのリズムが体内時計によるものかどうかは、昼夜サイクルのない恒常条件下での挙動と比較することで検証できます。さらに、花の開閉リズムと葉の就眠運動リズムとの関係性の解析や、植物の時差ぼけの証明にも着手しています。

（3）発生生物学グループ

　サンショウウオ科を含む両生類は、近年個体数を急激に減少させています。その原因として、大規模な土地開発による生息地の消失、それに伴う汚水の流入などの環境悪化、水田の乾燥化、ペット目的の捕獲、外来生物の影響などが挙げられます。本校では1989年から、岡山市内で個体数が激減しているカスミサンショウウオの生息地から卵嚢を持ち帰り、卵から幼生が上陸する直前まで飼育して放流する活動を行うとともに、飼育下での繁殖にも取り組んできました。これまでに、カスミサンショウウオおよびオオイタサンショウウオの2種で飼育下繁殖に成功しています。

　現在は、これら2種を用いて人工受精法の確立と、孵化後幼生の良好な飼育条件の解明を目指して研究を行っています。人工受精では、受精後の正常発生率の向上や、卵および精子の受精能力の保持期間延長を目標としています。幼生飼育では、飼育密度、餌条件、共食いの影響などを調べ、最適な条件を検討しています。さらに、学校周辺に生息するカメ類についてもテレメトリーを用いた行動調査を開始し、生殖システム解明へと研究を拡大する予定です。

（4）環境化学グループ

　「環境の中の化学」「環境のための化学」をキーワードに研究を進めており、現在2つのテーマに取り組んでいます。1つは「グリーンカーテン」で、窓の外に蔓植物を育て、その葉をカーテン状にした際の最適条件や周囲環境への影響を探っています。もう1つは「グリーンケミストリー」で、環境負荷の少ない機能性物質として注目されているイオン液体を用い、その特性を生かした化学反応の方法を研究しています。

（5）数理科学課題研究グループ

　磁石の相互作用による現象の研究や、磁石の強さの測定に取り組んでいます。磁石の強さは鉄などを引きつける力として実感できますが、その定量的測定には多くの困難があります。実験で使用している方位磁石は直径約1cmと小さく、磁束密度分布から直接求めることができません。そこで、磁束変化によって生じる起電力から磁石の強さを求める方法を採用しました。この現象は数十ミリ秒という短時間で、かつ数mVの微弱な信号であるため、デジタルオシロスコープを用いて測定しています。自作装置による測定結果と理論値との違いについて研究を進めています。

（6）物質科学課題研究グループ

　私たちの生活と密接に関わる化学（物質）をテーマに、多くのデータを収集し、新たな発見を目指しています。課題研究として、健康によいとされる抗酸化物質の測定法を習得し、「調理が食品のもつ抗酸化力に及ぼす影響」を調べています。また、「抗酸化物質が果物電池の起電力に及ぼす影響」「紫キャベツ液に代わる身近なpH指示薬の探索」など、より身近な科学実験の開発にも取り組んでいます。さらに、化学の楽しさを広める活動として、「手作り化粧品づくり」や、小学生対象の「科学教室」へのボランティア参加も行っています。

　これらの研究テーマについては、（1）は福山大学生命工学部、（2）は岡山大学理学部、（3）は広島大学両生類研究施設、山口大学理学部、川崎医科大学医学部、京都大学理学部、慶應義塾大学医学部、（4）は鳥取大学工学部、（5）は岡山大学理学部物理学科、（6）は岡山大学農学部の先生方を中心に助言や実験指導を受けながら進めています。大学の研究室のように、各分野の専門家と相談しながら研究を進められる環境づくりを目指しています。高校での学習は大学受験対策に偏りがちですが、課題研究を通して大学研究への接点を持ち、将来の研究者育成につながることを期待しています。

　本校のSSH研究課題は「『生命科学コース』の導入から出発する、女性の科学技術分野での活躍を支援できる女子校教育モデルの構築」です。120年以上の歴史をもつ女子校が、旧来の女子教育の枠を超えて理系進学を積極的に支援することは、社会の意識を変える契機として重要であると考えています。女子校ではすべての教育活動において女子が主体的にリーダーシップを取らざるを得ず、それは積極性や指導力を育成する上で極めて適した環境であるといえるでしょう。

　部活動での研究活動に加え、「蒜山の森」（鳥取大学農学部）での調査活動、大学での実習（岡山理科大学理学部、福山大学生命工学部）、西表島環境学習（沖縄国際大学法学部、琉球大学熱帯生物圏研究センター）、ボルネオ海外研修（マレーシア国立サバ大学）など、自然科学を学ぶ基礎となる多様な教育活動を実施しています。

　女子理系が極端に少ない日本社会において、本校の教育活動が、女性の科学分野での可能性を広げる有効な取り組みの一つであると信じています。

　2009年10月31日には、「集まれ！理系女子　第1回女子生徒による科学研究発表交流会」を開催しました。ポスター発表58テーマ（中高生48テーマ、女性科学研究者10テーマ）、口頭発表8テーマ（中高生）で、参加者総数は272名でした。内訳は、発表者182名（高校生150名、引率教員22名、女性研究者10名）、来賓15名、本校教職員15名、当日参加者60名（大学関係者28名、高校関係者4名、保護者18名、その他10名）です。第2回は2010年10月30日に開催予定です。ご協力をよろしくお願いいたします。

※本校SSH事業の具体的な実施内容や課題研究の詳細については、本校ホームページ「清心女子高等学校 生物教室」にて公開しています。