自然環境の仕組みや変動を解き明かすには、自然現象を理学の多角的な視点から総合的に捉える能力が不可欠です。本プログラムでは、物理学、化学、生物学、地学の基礎を身につけた上で、自然環境を理解する上で重要となる地球科学、環境生物学、物質科学などを学ぶカリキュラムが組まれています。また、豊かな自然観を養うために、様々な分野の実習や実験科目を履修し、環境社会学も学びます。これらを通して、自然環境での様々な現象の解明に向けて新たな理学的発想で探求できる人材や、生態系や環境保全の方面で活躍できる人材を育成します。

自然の仕組みを地球科学、環境生物学、物質科学といった専門分野において学び研究することができます。課題研究（卒業研究）では、少人数での密接な指導を通して個別のテーマで研究を行います。

本プログラムでは、地球科学、環境生物学、物質科学の専門分野の教育・研究を複数の教員が協同して遂行します。地球環境科学、環境生物学、物質循環科学の3つの教育・研究分野があり、4年次にはいずれかの分野に所属して課題研究を行います。

豊かな自然観を養うために、物理・化学・生物・地学の様々な分野の実習や実験科目を履修できます。人間生活や産業活動と密接に関連した経済学・法学などの環境社会学も学びます。

過去は未来への鍵である。過去の地球史イベントの発生機構や過程を調べることで現在の地球の成り立ちを理解し、未来におこる現象を予測することができます。本講義では、氷期・間氷期サイクル、とくに最終氷期～現在の期間に焦点をあて、気候学、海洋学、地形・地質学のそれぞれの立場から最新のデータを用いて解説し、現在の環境がつくられた過程と仕組みを学びます。

生物は、様々な環境下に適応しながら進化を続けています。この講義では、水中生活を捨てて地上に進出し、多様に進化してきた動物と植物が、乾燥や熱、強い光、他の生物からの食害や病原菌などの環境から受ける様々なストレスに対して、どのように細胞内に情報を伝達し、どのような方法で順応し、適応する能力を身につけているのかを学びます。

　硬骨魚類は条鰭類と肉鰭類とに分けることができ、肉鰭類から四足類（両生類・爬虫類・鳥類・哺乳類）へと進化しました。消化管の腹側から膨らんで形成される肺は、消化管の背側に形成される鰾と相同な器官と考えられています。しかし、肉鰭類のハイギョもシーラカンスも、条鰭類の最も祖先的な系統であるポリプテルスも鰾ではなく肺をもっています。一方、軟骨魚類は鰾も肺ももちません。そのため、肺と同じ構造が硬骨魚類の共通祖先の段階で獲得され、陸上進出した四足類では呼吸器官として発達し、条鰭類の系統では遊泳能力を高めるために肺から鰾へ進化したのであろうと考えられています。

　我々の研究グループは、肺形成に関わる分子メカニズムが硬骨魚類の祖先の段階で獲得されていたことを明らかにしました。Tbx4遺伝子は肺形成に関わることが知られていて、その肺エンハンサー（いつどこで遺伝子が働くのか決めるスイッチ）が実験的に特定されています。我々は、ゲノム解読されている脊椎動物のTbx4遺伝子領域を比較解析し、鰾をもつ条鰭類には肺エンハンサーが存在しないのに対し、陸上の四足類だけでなくシーラカンスやポリプテルスにも肺エンハンサーが存在していて、肺形成で機能することを実験的に示しました。

　現在は、条鰭類の系統でどのように肺から鰾へと進化したのか、ポリプテルス・ゼブラフィッシュ・シクリッドといった熱帯魚を使って、解析しています。このような生物の多様性に関する基礎研究に興味がある学生は、ぜひ自然環境科学プログラムに加わって、一緒に研究しましょう！