2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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25103012
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
吉川 研一 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80110823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鶴山 竜昭 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (00303842)
市川 正敏 京都大学, 理学研究科, 講師 (40403919)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 生命物理学 / 非平衡開放系 / 時空間秩序 / ソフトマター / 非線形ダイナミクス / 非平衡ゆらぎ / ゲノムDNA / 病態の物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非平衡条件下、生物および非生物には時間空間に関する構造が現れる。この様な秩序を切り口とした生命現象の理解を試みた。重要な成果を中心に実績を報告したい。
水溶性の高分子の混雑条件下、生細胞を任意の形状に組み立てて安定な形状の細胞集団を形成できることを報告した。ここでは、個々の細胞の操作に赤外レーザを活用している。細胞内での酵素反応系の非線形特性を理論的に解析し、酵素分子の数が1000のオーダーになると、熱揺らぎの環境下、on/off的応答が可能になることを報告した。定常的な直流電場のもとで、ミクロなプラスチック粒子が、２ロールの安定な公転運動をひきおこすことを実験的に見出し、理論的な解析を行った。正と負の走化性を示す液滴の実験系を構築することが可能となった。DNAの特異な高次構造転移について実験理論両面から研究が進展した。
さらに貴重な研究として、混雑環境での特異性を簡単な実空間モデルと援用して調べた。振動盤を用いて、外部からゆらぎを与えたときの、閉鎖系での大球と小球の局在化現状を実験的に調べた。小球の数が少ないときは、大球はゆらぎながら、専ら容器の壁側に局在していることがわかる。それに対して、小球の数が増えて混雑環境になると、大球は円形の容器の内部に滞在する傾向を示すことを見出した。すなわち、混雑度が大きくなると、大球の存在位置が転移することが明らかとなった。なお、混雑効果は、朝倉大澤のdepletion theoryで説明されることが多いが、この理論によると大球は壁側に局在することになり、振動盤上での実験結果には反することを見出し理論的な解析も行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
振動盤を用いた実空間のモデル系での実験により、これまでの高分子混雑効果(depletion effect)の理論とは背反する効果が見出され、その一般性についても理論的な解析に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で得られた貴重な成果を基に、更に研究を飛躍的に発展させたい。非平衡条件下、生物および非生物には時間空間に関する秩序構造が生成する。多様な現象を観察する中で、非平衡ゆらぎから秩序の生成するシナリオを物理学的な視点でもって解明することを目的として研究を進める予定である。
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Research Products
(15 results)
