1998 Fiscal Year Annual Research Report
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08640285
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
渡辺 雅二 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (30243546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 徹 岡山大学, 環境理工学部, 講師 (20260664)
梶原 毅 岡山大学, 環境理工学部, 助教授 (50169447)
石川 洋文 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (00108101)
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| Keywords | 概日リズム / 非線形振動子 / 常微分方程式 |
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| Research Abstract |
睡眠・覚醒のリズムは明暗のサイクルや温度変化等、外界の24時間周期の変化から隔絶された恒常条件下においても約24時間の周期で継続することが知られている。このような生物独自の機能によって現れる約24時間周期の状態や活動の変化は概日リズムとよばれる。生物には、概日リズムの他に、解糖過程の中間生成物のような生化学反応に現れる振動現象も観察される。概日リズムが様々な生物に観察され、また、生化学反応が、生物が活動するために必要なエネルギーを獲得するための基本的な要因であることから、概日リズムと生化学反応に現れる振動には、何らかの関係があることが推察される。しかし、生化学反応の振動の周期は10分前後であることが報告され、概日リズムの周期はその100倍以上長い。本研究では、細胞核と細胞質、あるいは細胞とそれを取り囲む媒質のような、生物体内の一つの部分がもう一つの部分に取り囲まれた状況下で、生化学反応に関与する物質の濃度変化のモデルとして得られる常微分方程式系の解析を行なった。内部が外部から隔絶され、相互間の物質の移動がない場合、内部では独自に物質が生産され、外部では物質濃度は一定であるとする。そのとき内部での生化学反応に関与する物質の濃度変化は非線形振動子に支配されるとする。次に、内部と外部の境界を通しての物質の移動を想定し、内部と外部の濃度差に比例して物質の流入、あるいは流出があるとする。そのときに内部の濃度変化を支配する系と外部の濃度変化を支配する系が結合され、一つの系が得られる。そのような系において、生化学反応の振動のような比較的短い周期の振動子の振動から概日リズムのような長い周期の振動が発生し得ることを示した。非線形振動子としては、電気回路に関するモデルや解糖過程に関するモデルを用いての数値解析を行なった。
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