Thermodynamics of self-replication

• Project/Area Number: 24K00542
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小林 徹也 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90513359)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2025: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: 自己複製 / 情報幾何 / 自己触媒 / 非平衡熱力学 / 理論生物学

Outline of Research at the Start

本研究は「自己複製過程の熱力学」の構築を目指す。
すなわち、合成生物学などで実験的試みが進む人工細胞や生命の起源に関わるプロト細胞などが、熱力学第二法則の要請から従うべき法則を明らかにし、自己複製サイクルの進行が可能になる物理化学条件を導出しうる熱力学理論を構築する。
生物的な自己複製は、分子機械の複製、膜の複製、遺伝情報複製など複数の自己複製サイクルが相互に共役し実現している。それぞれのサイクルとその共役を捉える複合熱力学過程の理論を発展させることで課題の解決に臨む。本研究は、自己複製過程の物理的理解に資するとともに、人工細胞系構築や細胞の起源の解明のため有用な理論的・情報学的方法論を与える。