牛の糞の成分分析の方法を教えてください。

質問

はじめまして、イギリス在住の高校生です。

牧場で育った子供はアレルギーになりにくいというテーマで生物のレポートを書こうと考えています。

以前、NHKスペシャルで放送された話ですが、牛の糞に含まれるエンドトキシンがアレルギーを防いでくれるというトピックについて調べ学習をこれからしようと思っています。

そこで、教えていただきたいのは、牛の糞にエンドトキシンが含まれていることを証明する方法です。
近所の牧場から牛の糞は入手可能ですが、どうやっていいかわかりません。学校にある実験用具以上のものは使えないので、なるべく簡単な方法を教えてください。

どうぞよろしくお願いします。

回答No.3

yanachu · ベストアンサー

たびたびすみません、＃１です。

もっともらしいことをいろいろ書いてきましたが、私は多少経験があるにしろほとんど素人と変わりません。
他の回答者さんからもいろいろアドバイスもらえたらよかったですね。
多少自分のアドバイスに今更ながら不安を持っているところです。。。

さて、ざっと見たところ、電気泳動とかＤＮＡ抽出とかは応用すれば関係する実験ができそうですが、おそらく一からやろうとすると手間とか時間とかかかりそうなのでお勧めできません。

大学へ行ったら好きなだけやれる（と思う）ので、高校で基礎をしっかり学んでおいてください（原理とか）。

それとこれだけ言わせてください。
実験レポートは、目的と手段、結果ももちろん大事ですが、最後の考察が一番大事です。

もしグラム陰性菌が牧場の空気中に多く街の空気中に少なければ、狙った結果通りなのでいいのですが、おそらく思い通りの結果にならないことの方が多いかもしれません。
（自分で提案して…おいてごめんなさいね）

またアレルギーの既往症に関するアンケートも、統計をとったらかえって差がでなくなっちゃった、ってこともありえるんですよ。

その時に、とても悩むことになると思います。

でもなぜこのような思った通りの結果にならなかったのか、と考えるのもすごく大事です。

・単純に実験精度の問題なのか？→実験精度を高めるために何が必要か？
・足りない実験があったのか？→追試をすれば明らかになるような、矛盾した結果があったか？
・未知の現象がどこかで起きているのか？→あるとすればどのような経路でどのような現象が起きていると考えられるか？

などなど…考えられうることすべてを考察で書いておいてください。
この実験のためにどれだけ勉強したかが、ここですべて現れてきますので。

限られた材料・時間の中で仕上げなくてはいけない学生さんの実験で、辛い思いだけして実験が嫌になってほしくないので書きました。
自分で考えた実験を進めていくのは本当に楽しいです。
ひとつ実験すれば、また新たな疑問がわいてきます。
でも、ひとつひとつそれらをつぶしていく、研究とはそういう作業の繰り返しではないでしょうか？

先生とも相談しながら、ぜひがんばっていろいろ考えてやってみてください。
きっと将来の役に立ちます。遠くからですが応援してますよ！！

＊お礼不要です。ここに書き込む時間があったら勉強や調べものに費やしてくださいね！＊

補足

yanachu様、

いろいろとアドバイスをどうもありがとうございました。　今朝、生物の先生にこの研究レポートをしたいと説明しました。　先生はかなりおもしろい内容になりそうだと、ゴーサインをくれました。　yanachu様のおかげで研究レポートを始めることができます。実は、提出していた研究レポートのテーマ（唐辛子がバクテリアを殺すのか？）を先週却下されて（理由はよくあるテーマということと、実験があまり成果がでない）、困ってインターネットを検索していたら今回のトピックを見つけたのです。が、どうやってエンドトキシンが牛の糞に含まれているかを調べる方法が全くわからなかったのです。

仰るように、実験で果たして期待しているような結果が得られるかどうかは、私も考えていました。その時はどうしようかと考えていたのです。そのようなケースの場合のアドバイスもご丁寧にしていただいたので、本当に助かりました。

yanachu様のおかげで、しっかりとした実験計画を立てられ、実行できると思います。　アンケートを取ったり、資料を調べたりするのも楽しみですが、やはり、この実験をするのがとても楽しみです。とてもわくわくしてきました。自信が持てました。

見ず知らずの私のために、いつもご丁寧に、そして、私の数々の質問にすぐ答えて教えてくださって、心から感謝しています。yanachu様がどんな方なのかな、先生なのかな、研究職の方なのかな、と思い描いています。私にとっては日本の生物の先生です。（なれなれしくてすみませんが）

本当にどうもありがとうございました。　がんばって、そして、楽しみながらこのレポートに取り組みます！！

回答No.2

yanachu

＃１です。

う～～ん。

クリーンベンチとオートクレーブがなくて、菌の分離や同定をするのはとても…難しいですね。
やってやれないこともないかもしれないけど、実験精度が落ちるし、なにより時間やお金もかかるだろうし。
それは高校生の実験としてはふさわしくないだろうしね。

ちなみに試験法は簡単で、牛糞は定量とって生理食塩水で希釈し、定量をシャーレで寒天培地とまぜて数日培養すると、牛糞にいた菌がコロニーをつくります。
同様に、寒天培地を入れたシャーレを牧場にいくつか数日おいておき、自然に落下してきた菌を培養してコロニーをつくらせます。

エンドトキシンはグラム陰性菌由来ということなので、コロニーの菌をとってグラム染色してその有無を調べます。
培地の種類を選べば選択的な菌の培養も可能か…と思ったのですが。
基本的な無菌操作できる環境が整っていなければ難しいかな。
（器具や培地はあらかじめ滅菌したうえで無菌操作する必要があるので）
（より具体的には「微生物分離法」といったような実験本を図書館で探してみて）

企業や試験センターにも、高校生だからと諦めず、ダメもとでメールで問い合わせるだけでもしてみたらどうでしょう？
前も書いたけれど、日常的にエンドトキシンの検出を行っているような企業なら、日々のルーチンの中に組み込んでやってくれる可能性もあるし（そこの企業にツテがあるとベター、卒業生が働いてるとか）、イギリスにあるかは分からないけど、日本の工業技術センターのような公立の試験センターは割と安価な値段でいろんな試験をしてくれるし相談にものってくれるんだけど。
でも企業やセンターに丸投げするんじゃなくて、あくまで自分でもやってみたいというスタンスがいいですね。高校のレポートなので。

統計的なことは疎いもので正しい回答ができかねます、ごめんなさい。
ただ、人数が50人だろうと1000人だろうと、統計処理をほどこしてその統計の精度を出しておけばいいのではないかと。
（危険率とか…統計の信頼度です）

あと、先生はヘルプしてくれないとのことだけれど、確かにどんなレポートにするか？ってことまでは教えてはくれないと思うけど、「自分はこういう目的でこのような試験をしたいのだけど現状難しい。なにかいい案はないか？」といった質問に対してヒントくらいはくれるのでは？だって今のあなたは乳業会社に卒業生がいるかどうか、工業技術センターのような機関があるかどうかも知らないわけでしょう。
こちらもダメもとで聞いてみるべきです。

ちなみに高校では、アレルギー関連の実験を行ったことがありますか？
日本の高校で私がやった記憶がある実験は、せいぜい酵母の発酵とか唾液アミラーゼのでんぷん分解とかツンベルク管で呼吸の実験とか…その程度だったので。
学校で今までやったことのある、これからする実験を教えてもらえると、今回のレポートに沿った、学校でもできる別展開の試験が組めるかもしれません。

まとめると、あまりお役にたてず申し訳ありませんでしたm(_ _;)m

お礼

yanachu様、

大変詳しいご回答をどうもありがとうございました。私のためにお時間を割いてくださり、本当に感謝しています。

教えていただいた試験法をやってみようと思います。　牛糞と自然に落下してきた菌の培養の実験は楽しそうですね。期待が膨らんできました。自分で（といっても、yanachu様のアドバイスですが）実験して結果を見るのは楽しみです。グラム染色は経験がありませんが、事前によく調べてやってみます。(多分学校でこれから習う単元です。）

企業や試験センターも探して、だめもとで問い合わせてみます。何かしらのコネがあるといいのですが、あいにくイギリス人にそんな知り合いがいないので自分で直接聞いてみます。　あ、先に先生にも何かつてがあるか聞いてみます。先生は内容についてはノータッチですが、実験の材料や器具の相談や企業や技術センターの名前とかは教えてくれると思います。おっしゃるとおり、まず先生に聞ける範囲で聞いてみます。

あと、私が今まで学校でやった実験とこれから習う予定の実験ですが、

実験したものは、
アミラーゼのでんぷん分解
水の浸透について
イースト菌の発酵
光合成の変化と葉面蒸発の変化
電気泳動
牛乳からラクトーズミルクを造る

これからやる実験(解剖も含む）は、
DNAの抽出
魚の目の解剖
羊の腎臓の解剖
豚の肺の解剖
いろいろな菌のグラム染色

以上です。　なにかこれらの実験で今回のレポートに応用できるものがあるでしょうか？教えてください。

アドバイスいただいた統計処理を施して統計の精度を高めることを忘れずにやります。教えていただかなかったら、そのまま統計を出していたと思います。本当に助かります。

ご丁寧に教えてくださって、本当にありがたく思っています。yanachu様のアドバイスがなければ、とても自力でできるトピックではなかったと思います。いろいろとお手数をおかけしてすみませんが、またよろしくお願いいたします。

回答No.1

yanachu

http://www.wako-chem.co.jp/me/images/product/endotoxin/books/Endotoxin12.pdf

エンドトキシンの検出・定量ができないわけではなさそうだけど…
高校でやるには少々難しいかも。
試薬キットも売ってるけど、かなり値段が高いし。検出する機械も必要だったり。

どこか企業（乳業など、日常エンドトキシン検出を行っているところ）や公立の試験センターに依頼して測定してもらうという手もあるよ。

私なら…
エンドトキシンの検出・定量は難しそうなので、その前段階のグラム陰性菌の検出をしてみる。
これなら無菌操作室と培地、シャーレ、オートクレーブ、顕微鏡と試薬いくつかがあったらできるでしょう。
牛糞そのものと、あとは普通に牧場の空気中を飛んでるのを培地で培養する。
対照実験として、牧場から離れた市街地に、牧場と同じ菌があるか？を調べる。
菌の同定をしなくちゃいけないから、難しいかもしれないけど…
（うまく自分の思惑通りの結果が出るとも限らないし）

学校の先生に自分がやりたいことが学校でできるか事前に相談してみることだね。
別にレポート書くときに相談しちゃいけないってこともないんでしょう？

あなたが選んだテーマはハードル高そうだけど、なかなか興味深くてやりがいはありそう。
がんばって～

お礼

yanachu様、

詳しいご回答、そしてリンクのご紹介、どうもありがとうございました。何度も読み返しました。大変難しいですね。
更なる質問ですみませんが、いくつか教えていただきたいことがあります。よろしくお願いします。

前段階のグラム陰性菌の検出についてですが、残念ながら学校には無菌操作室もオートクレーブもありません。

ご提案してくださった、牛糞そのものと牧場の空気中を飛んでいるのを培地で培養する、という実験ですが、すみませんが具体的にどのようにしたらいいか教えてください。

話しが前後してしまいましたが、今回のこのレポート（エッセイ）は、生物学のなかで自分でテーマを選び、自分で実験をして書くというものです。先生は内容についてはヘルプしてくれないのです。

私が考えている内容ですが、

牧場の人に家族でアレルギー持ちの人がいないか、アンケートをする。できれば５０件ぐらい。（どのくらいの件数が必要だと思いますか？）

対照法として、街中に住む家族にもアンケート取る。（牧場家族と同数）

エンドトキシンがどのように乳幼児の体に作用しているか調べる。（図書館やネットで）

また、アレルギー予防のためにどのような使われ方ができるか自分の考えを作る。同時に現在どのような開発がされているかも調べる。

実際に、牛の糞でエンドトキシンを検出してみる。　（この部分が今回お聞きした実験のことです。牧場から一度でも自分でエンドトキシンを検出できればいいのですが。）

最後に結論を出す。

以上、このように構想を練っているところです。なにかアドバイスをいただけないでしょうか？　企業や分析センターというのも実際に私のような高校生でも相手にしてくれるか自信がないのと、また、なるべく自分でエンドトキシンの証明をしてみたいので、お力を貸してください。　エンドトキシンを検出できなくても、前段階のものを私でもできる方法はないでしょうか？　質問ばかりしてしまって、本当にすみません。　どうか教えてください。　お願いします。