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Humanのスライスが見れるサイト

CTやMRIなどの断層撮影像を正確に理解するには、Humanのスライスを勉強する必要があります。ここでは、そのようなスライスが掲載されているサイトを紹介します。

(1)BrainMaps.org
脳の解剖のデータベースと思いきや、体幹の解剖も登録されていました。


(2)The Internet Pathology Laboratory for Medical EducationWebPath(通称WenPath)
http://library.med.utah.edu/WebPath/HISTHTML/ANATOMY/ANATOMY.html
(1)に比べると、画質が粗いですが、全身が見れるのでオススメです。


系統的に組織学が学べるサイト

ミシガン大学のサイトは、系統的に組織学が学べるのでおすすめです。バーチャルスライドへのリンクも多数あります。
http://histology.med.umich.edu/schedule/medical

医用画像の読影ソフト - Osilix

今回は、医用画像の読影ソフトであるOsilixをご紹介します。
http://www.osirix-viewer.com/index.html


OsilixはCTやMRIなどの医用画像データの標準フォーマットであるDICOMファイルを扱うことのできるビュアです。32bitと64bitの二つのタイプが提供されており、前者はGPLで提供されていますので、いますぐ無料で使う事ができます。

また、上記ホームページには、DICOMファイルのサンプルが多数置いてあるので、それをダウンロードして閲覧している大変勉強になります。


発生生物学のバーチャルスライド

発生生物学のバーチャルスライドの掲載しているページを二つご紹介します。

#1. The virtual human embryo(http://www.ehd.org/virtual-human-embryo/)
ヒトの胎児の各発生段階のバーチャルスライドを見る事ができます。




#2. UNSW Embryology - Embryo virtual slides(https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Embryo_Virtual_Slides#Stage_20)
stage22のヒトの胎児の発色のよいHE染色標本を見る事ができます。


BrainMapsのサイトにちゃっかり、ラット胎児ののNissl染色標本のバーチャルスライドが掲載されていました。




#4. Zebrafish atral at the Jake Gittlen Cancer Research Foundation(http://zfatlas.psu.edu/search.php)
Zebrafishだけでなくて、マウスのembryoも掲載されていました。

脳解剖のデータベース


Whole Slide Imaging Repository
に、組織学のデータベースが紹介されていたので、勉強してみました。

#1. BrainMaps

このなかでも、 BrainMaps(http://brain-maps.org)がすこぶる勉強になりました。
ヒトを含む様々な動物の脳の様々なスライドを見ることができます。レスポンスも早く快適です。中枢系の研究者に有用です。



#2.Michigan state university brain biodiversity bank - The Human Brain Atlas (https://www.msu.edu/~brains/brains/human/index.html)

Sagital, Coronal, Horizontal(axial)のすべてのスライスについてバーチャルスライドをみることができます。
他の動物のものも見る事ができる。



#3. The human brain.info(http://www.thehumanbrain.info//index.php)
このサイトのコンセプトも上の二つと同じ。ただし、詳細なアノテーションが付けられていることと、固定標本がみれる点が良い。


#4. Zoomable Human Brain Atlas(http://zoomablebrain.bio.uci.edu)
このサイトがもっともわかりやすいです。Fiber stainとNissl stainの両方があります、Coronal, horizontal, sagitalの3セクションも載っています。




病理のバーチャルスライド

最近はインターネットが発達し、手術の摘出標本から作成したスライドをネットで見ることが可能となってきました。

一例を紹介します。

Virtual Slide Box of  Histology

逐一、サーバーとデータ通信を行うため、ネット環境によっては動作が非常に緩慢ですが、教科書よりも間違いなく臨場感のある勉強ができます。





発生学のおすすめサイト

The University of New South Walesのサイトがとてもまとまっています。
#UNSW Embryology
http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Main_Page


発生学を動画で学べます。
#UNSW Embryology - Movie
http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Movies

霊長類の進化

先週、愛知県犬山市にある日本モンキーセンター(http://www.j-monkey.jp/)を見学してきました。様々な種類の霊長目の動物達が活発に動き回る姿を目の当たりにして、私たちヒトという動物の生きる意味について問い直すきっかけとなりました。

さて、今回は霊長目(霊長類)の進化の歴史について勉強したことをまとめます。

例調理は、中生代の白亜紀末期、今からおよそ7000万年前にほかのグループから分かれたと考えられています。
霊長類の独自の特徴は以下のようなものが挙げられます。

  • 樹上への適応を通じた独自の進化
  • 平爪を有する
  • 発達した鎖骨
  • 母指対立により物を握ることが可能
  • 両眼で前方の同じものを見ることが可能
  • 赤色オプシン遺伝子を重複させて変異を加えることで、緑色オプシンを復活させている
原始的な真アルコンタ類からヒトに至るまでの進化の過程で重要な分岐は以下の通りです。
  • 約7000万年前(白亜紀終わり頃)
    • 霊長目がツパイやヒヨケザルの仲間から分岐
  • 約3000万年前(新生代)
    • 類人猿が旧世界ザルと分岐
  • 約700万年前
    • ヒトとチンパンジーが分かれた
  • 約300万年前
    • チンパンジーとボノボが分岐



日本モンキーセンターのゴリラやチンパンジーの檻のそばにはヒト様の檻も用意されていて、中にはベンチが置いてあり記念撮影ができるようになてちます。その檻に張られたヒトの紹介文の内容は、ヒトの可能性や危険性に言及したもので大変示唆に富んでいました。よって、ここではこれを引用させて頂きます。

ヒト
英名 : Human
学名 : Homo sapiens
分布 : 地球上の陸地のほぼ全域

身体
  • しっぽがなく、からだの毛は少ない。
  • 器用な前足と大きな脳を持つ。
  • 二本足でまっすぐ立って歩き、サルの仲間のくせに木登りがへた。
食性
  • なんでもよく食べる雑食性だが、1頭ごとの好き嫌いは多い。
  • 食べ物をいろいろ加工したり、貯めこんだりする。
習性
  • 好奇心が強く、遊び好き。危険な眼にあっても、なかなかこりない。
  • 大きく複雑な群れを作って生活し、音声によるコミュニケーションがさかんである。
  • 「文字」や「絵」などを通じて情報をやりとりし、いつも仲間とふれ合うことをもとめている。
  • しばしば、いさかいをおこあし、仲間同士で殺し合いをすることも珍しくない。
  • 本能だけではうまく生きられず大人になるまでに身につけなくてはならないことがとげも多い。
  • 優れた知能をもち、大きな可能性をひめているるが、失敗したときにまわりに与える影響も大きい。それを忘れたとき地球上でもっとも危険な動物となる。

【参考文献】
井出利憲「分子生物学講義中継 生物の多様性と進化の驚異」羊土社 2010 310-311pp
財団法人日本モンキーセンター「霊長類 ガイドブック」 2012 64pp


生物界の分類をFreemindで整理してみた!





【参考文献】

井出利憲「分子生物学講義中継 生物の多様性と進化の驚異」羊土社 2010 32pp

Freemindで生物情報を階層化して整理

生物学の情報を整理する時は、「階層化」という方法を頻繁に用います。
今回は、Freemindというツールを用いて医学生物学の種々の学問領域間の関係性を描写してみました。


#インストールは下のサイトからインストラーをダウンロード
http://freemind.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page

#Mac版のショートカットキーはこちら
http://freemind.asia/faqs/mac/mac-keys.html

ショートカットキーに関しては、

  • 並列にノードを足す:Enter
  • 直列にノードを足す:Tab
  •  ノードを上下左右に向けて動かす:Command + 矢印キー
  • ノードの削除:delete
  • 新しいファイルを作成:Command + n
  • ファイルを保存:Command + s
のことを知っておけば、基本的にはキーボードだけで操作できます。

File -> Export で好きなファイル形式で書き出すことが可能です。




形態学のおすすめデータベース

解剖学および組織学についてのWebデータベースを紹介します。


######ヒト Homo sapiens ######

# The Internet Pathology Laboratory for Medical Education
肉眼解剖、肉眼病理、組織学、組織病理学を網羅した極めて優れたデータベース。サイト内を歩き回るだけで時間が過ぎるのを忘れるくらい楽しめます。極めて教育的かつ実践的なサイトです。


#Zygote Body
以前はGoogleが運営していました。Webブラウザを使用して、人の解剖の3Dグラフィックスを自由自在に閲覧することができます。設定を変えることで、表層からの深さを調整することができます。


#InnerBody
ひとつ上のInnerBodyと同じコンセプトのwebsiteです。Zygote Bodyに比べてアノテーションがしっかり付いていますが、動作が遅いのが難点です。



#病理コア画像
日本病理学会が編集している病理画像のデータベースです。画像数は少ないですが、マクロからミクロまでの流れがしっかりと明記されています。また、アノテーションが付けられているため、独学の助けになります。

#Surgical Pathology Atlas Image Database
解説はいまいちわかりにくいですが、画像の量は豊富かつ高解像度です。ものによっては解説も丁寧です。


#Color Images of Histological Sections
http://www.udel.edu/biology/Wags/histopage/colorpage/colorpage.htm
正常構造が多数掲載されています。画質が荒いのが難点ですが。


#Atlas of Pathology images
利用するのに登録が必要ですが、その分だけかなり本格的な画像お見ることができます。目の覚めるような高画質のスライドが手に入ります。

#Virtual Slide List for Medical Histology Course
http://www.med.umich.edu/histology/dmindex.html
豊富なヴァーチャルスライドを無料で閲覧することができます。しかも高画質です。

#Histology Guide - A virtual histology laboratory
http://www.histologyguide.org/index.html
このサイトもなかなかの優れもの。インターフェースがわかりやすいので、すぐに使いこなすことができる。見ているだけで幸せになれます。
#The Virtual Human Embryo
https://www.ehd.org/virtual-human-embryo/
ヒトの発生の各過程のサンプルが見れます。


#######################################################



######## 獣医学一般の組織学 ###########

#Veterinary Histology
獣医学一般の組織学のスライドがたくさん掲載されています。説明も丁寧です。



#Veterinary Histology Atlas
http://www.uff.br/atlashistovet/IngApresentacao.htm
シンプルに獣医学の組織学がまとめてあります


######### マウス ##########

#The Anatomy of the Laboratory Mouse
http://www.informatics.jax.org/cookbook/contents.shtml
マウスの肉眼病理のシェーマがたくさん載っています。どれも懇切丁寧でわかりやすいです。

# Atlas of Laboratory Mouse Histology
http://ctrgenpath.net/static/atlas/mousehistology/
マウスの解剖学のシェーマや、実際の組織像がとても載せられています。どれも非常に見やすいのでおすすめです。

################ゼブラフィッシュ ##################
Zebrafish Atlas
http://zfatlas.psu.edu/
ゼブラフィッシュのさまざまな発生段階の組織切片をあたかも自分が見ているかのように自由に動かしたり倍率を変えたりして観察が可能です。アングルも3方向すべてそろっています。ここまで優れたデータベースを作るのには大変お金とマンパワーがかかったと想像します。

真核生物の誕生 - ミトコンドリアとの共生

真核生物はメタン生成古細菌とαプロテオバクテリアによる廃棄物のやり取りをもとにした共生が今からおよそ21億年前に行われたことがきっかけとされています(水素節)。

各々の細菌は以下のような特徴を持っていました。

#メタン生成古細菌
二酸化炭素と水素から、ブドウ糖とエネルギーを生み出し、メタンを放出

#α-プロテオバクテリア
酸素を使ってエネルギーを生み出し、水素を放出。

約22億年前の酸素の増加によって、大気中の水素は反応して水となったため、メタン生成古細菌にとって極端な水素不足となりました。そこで、水素を生成するα-プロテオバクテリアを取り込んで共生することにより、水素を補うことに成功しました。真核生物の誕生です。

α-プロテオバクテリアは現代のミトコンドリアとなります。

哺乳類の受精時に細胞核とミトコンドリア核が異なる遺伝様式を取るという事実から、太古の昔(22億年前)には、二つが別の生物であったことを示唆します。

【参考文献】 
豊橋市自然史博物館 『豊橋市自然史博物館 総合案内』 
梅田真樹『そこが知りたい 動物のなぞ』久美株式会社 2011年 7 - 9pp


シアノバクテリアが担った役割

シアノバクテリア(ドメ イン : 真正細菌 Bacteria 門 : シアノバクテリア門 Cyanobacteria)は藍藻類と呼ばれもしますが、れっきとした真性最近です。

シアノバクテリアは、今からおよそ27億年前に光合成の能力を獲得してから10億年前まで
にかけて、浅い海で大量に発生しました。そして、大量の酸素を発生させました。

原始の細菌(古細菌)は、他の細菌とは異なり、メタン生成というエネルギー様式を持ちます。この影響で、原始の地球の大気には、現在の500倍以上のメタンが存在していました。
シアノバクテリアが光合成をするようになり、大気中の酸素濃度が上昇すると、酸素がメタンと化学反応を起こして、大気中のメタン濃度は徐々に低下していきました。その結果、メタンの温室効果(二酸化炭素の20倍)は低下して、とうとう22-23億年前には高緯度域だけでなく赤道域まで氷河が進出し、大陸も海洋もすてて氷に覆われ、「全球凍結」と呼ばれる状態になりました。

シアノバクテリアは植物のミトコンドリアの祖先としても有名です。原始的な植物細胞の細胞質内にシアノバクテリアが入り込み、共生状態を維持した結果、現在の植物細胞になったと考えられています。

先カンブリア紀のシアノバクテリアの痕跡として、ソトロマトライトとよばれる化石が残っています。ストロマトライトは、シアノバクテリアの表面の粘質層に、水中をただよう砂や泥の粒が付着してかたまり、縞模様を形成したまま化石となったものです。大きな岩のように見えます。

【参考文献】

豊橋市自然史博物館 『豊橋市自然史博物館 総合案内』
梅田真樹『そこが知りたい 動物のなぞ』久美株式会社 2011年 7 - 9pp

カンブリア爆発の前後の動物群

5.4億年に生物の多様性が飛躍的に増大した出来事をカンブリア爆発と呼びます。
カンブリア爆発の前には(1)エディアカラ動物群、(2)カンブリア爆発の後にはバージェス動物群と呼ばれる動物群が存在しました。
それぞれについて特徴を述べます。

(1)エディアカラ動物群 : Ediacaran Fauna
オーストラリア、アデレードの北部にあるエディアカラ丘陵から、クラゲやゴカイの仲間と思われる動物の化石が発見され、「エディアカラ動物群」と名付けられました。この動物群は今から6億年前から5億4200万年前に、地球上に最初に現れた大型の動物のグループで、襲う敵のいない、おだやかな環境に暮らしていました。これらは、先カンブリア時代の終わり頃に絶滅してしまい、子孫を残すことができませんでした。


(2)バージェス動物群 : Burgess Fauna
カナダ西部、ロッキー山脈のバージェス近くの頁岩(バージェス頁岩)から、70属130腫、数万個数万個にものぼる化石が発見され、「バージェス動物群」と呼ばれています。この中には、現在の無脊椎動物の祖先がほとんど含まれるだけでなく、脊椎動物の祖先らしい動物も見られ、カンブリア紀に生物が爆発的に増えた証拠となっています。これと同じ頃の化石が、中国の雲南(ユンナン)省の澄江(チェンジャン)やインドなど、世界の34カ所から見つかっています。
#代表的動物
・アノマリカリス
カンブリア紀最大の肉食動物。
・ピカイア
脊索動物の祖先。私たち人間の遠い祖先でもあります。カンブリア紀の時期(5.4億年前)に私たちの祖先はこのような形態であったかと思うと、不思議な気分になります。



【参考文献】
豊橋市自然史博物館 『豊橋市自然史博物館 総合案内』
井出利憲「分子生物学講義中継 生物の多様性と進化の驚異」羊土社 2010 37pp

ClustalWを用いてマルチプルアラインメントを作成する

ClustalxとはGUIベースのマルチプルアラインメントソフトウェアです。今回は、ヒト、マウス、ゼブラフィッシュのrhodopsinのアミノ酸配列のアラインメントを行いたいと思います。

########ClustalX2.1のダウンロード###########

以下のサイトからclustalxのmac用のバイナリファイルをダウンロードして開きます。(clustalx-2.1-macosx.dmg)
http://www.clustal.org/clustal2/#Download

clustalx-2.1-macosx.dmgダブルクリックすると開いたフォルダの中にclustalx.appが入っているので、/Applicationsにコピーします
$ cp -r ~/Desktop/clustalx.app /Applications

clustalxを起動するにはopenコマンドを使用します。
$ open -a clustalx



########マルティプルアラインメントの作成##########

次にrhodopsinのアミノ酸配列を記述した次の配列ファイルを読み込みます。



$ cat rho.fasta
>gi|4506527|ref|NP_000530.1| rhodopsin [Homo sapiens]
MNGTEGPNFYVPFSNATGVVRSPFEYPQYYLAEPWQFSMLAAYMFLLIVLGFPINFLTLYVTVQHKKLRT
PLNYILLNLAVADLFMVLGGFTSTLYTSLHGYFVFGPTGCNLEGFFATLGGEIALWSLVVLAIERYVVVC
KPMSNFRFGENHAIMGVAFTWVMALACAAPPLAGWSRYIPEGLQCSCGIDYYTLKPEVNNESFVIYMFVV
HFTIPMIIIFFCYGQLVFTVKEAAAQQQESATTQKAEKEVTRMVIIMVIAFLICWVPYASVAFYIFTHQG
SNFGPIFMTIPAFFAKSAAIYNPVIYIMMNKQFRNCMLTTICCGKNPLGDDEASATVSKTETSQVAPA

>gi|21717805|ref|NP_663358.1| rhodopsin [Mus musculus]
MNGTEGPNFYVPFSNVTGVVRSPFEQPQYYLAEPWQFSMLAAYMFLLIVLGFPINFLTLYVTVQHKKLRT
PLNYILLNLAVADLFMVFGGFTTTLYTSLHGYFVFGPTGCNLEGFFATLGGEIALWSLVVLAIERYVVVC
KPMSNFRFGENHAIMGVVFTWIMALACAAPPLVGWSRYIPEGMQCSCGIDYYTLKPEVNNESFVIYMFVV
HFTIPMIVIFFCYGQLVFTVKEAAAQQQESATTQKAEKEVTRMVIIMVIFFLICWLPYASVAFYIFTHQG
SNFGPIFMTLPAFFAKSSSIYNPVIYIMLNKQFRNCMLTTLCCGKNPLGDDDASATASKTETSQVAPA

>gi|18859317|ref|NP_571159.1| rhodopsin [Danio rerio]
MNGTEGPAFYVPMSNATGVVRSPYEYPQYYLVAPWAYGFVAAYMFFLIITGFPVNFLTLYVTIEHKKLRT
PLNYILLNLAIADLFMVFGGFTTTMYTSLHGYFVFGRLGCNLEGFFATLGGEMGLKSLVVLAIERWMVVC
KPVSNFRFGENHAIMGVAFTWVMACSCAVPPLVGWSRYIPEGMQCSCGVDYYTRTPGVNNESFVIYMFIV
HFFIPLIVIFFCYGRLVCTVKEAARQQQESETTQRAEREVTRMVIIMVIAFLICWLPYAGVAWYIFTHQG
SEFGPVFMTLPAFFAKTSAVYNPCIYICMNKQFRHCMITTLCCGKNPFEEEEGASTTASKTEASSVSSSS



1)ファイルのロード
File -> Load sequence
でファイルを選択。
2)マルティプルアラインメントの実行
Alignment -> Do complete Alignment
3)アラインメントの画像を出力
File -> Write alignment as postscript

以下の画像は結果を一部切り出しています。




カンガルー 有袋類の一例

東山動物園のアカカンガルーを見てきました。太く発達した両足を使って跳ねるように移動するさまがなんとも愛らしかったです。


一般名
アカカンガルー
学名
Macropus  rufus
分類
: 動物界 Animalia
: 脊索動物門 Chordata
亜門 : 脊椎動物亜門 Vertebrata
: 哺乳綱 Mammalia
上目 : 有袋上目 Marsupialia
: カンガルー目 Diprotodontia
亜目 : カンガルー形亜目 Macropodiformes
上科 : カンガルー上科 Macropodoidea
: カンガルー科 Macropodidae
: カンガルー属 Macropus
: アカカンガルー M. rufus
コメント
オーストラリア大陸の草原地帯に広く分布し、50頭くらいの群れで生活し、さらに群れ内では年齢や性別で小さなグループが作られています。 育児嚢を腹部に持ち、なかには4つの乳首を持ちます。




【有袋類について】
有袋類は原始的な哺乳類であり、ジュラ紀の終わりか白亜紀のはじめ頃に誕生しました。全世界に展開しました。その後、真獣類に住みかを奪われ、海で隔絶されたオーストラリアを除いては、全滅してしまいました。真獣類は、私たちが”哺乳類”と聞いたときに想像する部類の動物です。ヒト、ライオン、ウマ、アザラシなど有名な動物が多数含まれます。

脊椎動物の系統

 哺乳類の分類




参考文献
ひがしやま動物園くらぶず~っといっしょ東山動物園公認ガイドブック 2012 中日新聞社 24 – 25 pp
東山動物園の動物ネームプレート
井出利憲「分子生物学講義中継 生物の多様性と進化の驚異」羊土社 2010 283, 286 - 288pp

真核生物の誕生からヒトに至るまで

真核生物が21億年前に誕生してから、今日のヒトに至る道のりがあります。

個人的には、襟鞭毛虫(えりべんもうちゅう)と分かれて、多細胞化を選んだ出来事は特に印象的です。一番原始的な多細胞動物と考えられている海綿には、襟鞭毛虫とそっくりの細胞が存在することが明らかにされているそうです。また、分子進化学的な解析からも両者の共通性が明らかになっているとのことです。



【参考文献】
井出利憲「分子生物学講義中継 生物の多様性と進化の驚異」羊土社 2010 252 - 258pp




絶滅危惧種のリスト

絶滅危惧種のリストのグローバルスタンダードは、IUCN Red Listと呼ばれるものです。
以下のサイトからアクセスして、どんな動物が指定されているかを調べることができます。

the red list of threatened species
the red list of threatened species

IUCN 日本委員会
http://www.iucn.jp/species/redlist.html
IUCN, the International Union for Conservation of Nature

例えば、pandaを検索すると、以下のようにジャイアントパンダがendangered されていることがよくわかります。

種の学名(二名法)

種の学名の二名法 Binomial name は分類学の父であるリンネ(1702 - 1778)が定めた。

動物界 脊索動物門 哺乳類網 霊長類目 ヒト科 ヒト属 ヒト
であるが、
二名法に基づけば
ヒト属 ヒト : homo sapiens
となる。

実験動物に用いられるゼブラフィッシュは

動物界 脊索動物門 脊椎動物亜門 条鰭綱 コイ目 コイ科 ラスボラ亜科 ダニオ属 D.rerio
であるが、
二名法に基づけば
ダイオ属 D.rerio : Danio rerio




【参考文献】
Wikipedia - 学名 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AD%A6%E5%90%8D

真核生物の6界(kingdom)分類

前回は、生物全体が分子時計を用いて3つのドメイン(domain)に分類されることを勉強しました。

今回は、真核生物のさらなる詳細な分類として、6界(kingdom)分類について紹介します。
真核生物の6界分類は、2005年の国際原生生物学会会議( International Society of Protistologists)から提案されました。これには、Thomas Cavalier-Smith(1942 - )の成果が大きく取り上げられています。
この6界分類の中で注目すべき点は、真核生物を細胞に付属の鞭毛の数によって、1鞭毛類(Unikonta)と2鞭毛類(Bikonta)に大きく分けたことにあります。
古くから、真核生物全体を鞭毛によって分類する考え方はあったそうです。しかし、"分ければ分けられるだろうが、進化の過程や系統的な分類にかかわる根拠が薄弱で、意味あることかどうかわからない"と考えられてきたそうです。
しかし、ゲノムプロジェクトが進展し、様々な真核生物のゲノム配列が判明する中で、このような鞭毛の数による分類が妥当であることが支持されたそうです。
私たちヒトは後生動物 : metazoaに分類されます。metazoaはさらにunikontaに分類されることが下図からわかります。私たちの細胞で鞭毛をもつ代表的な細胞は精子ですが、確かに鞭毛は一本です。
ちなみに6Kingdomの各々のグループ(下図で色づけされたもの)をスーパーグループ super groupと呼ぶそうです。


【参考文献】
井出利憲「分子生物学講義中継 生物の多様性と進化の驚異」羊土社 2010 97 - 100pp

Wikipedia