1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09640471
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
松下 貢 中央大学, 理工学部, 教授 (20091746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松山 東平 新潟大学, 医学部, 助教授 (00047200)
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| Keywords | 細菌(バクテリア) / 集落(コロニー) / パターン形成 / DBM(密集分技)パターン / 枯草菌 / プロテウス菌 |
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| Research Abstract |
私たちはこれまでの研究で、大腸菌や枯草菌などごく普通の細菌を寒天平板上で培養したときに、栄養濃度と寒天濃度(培地の固さ)という細菌の成長条件を決める二つのパラメータを変えるだけで、成長する集落のパターンが多様に変化することを見出した。特に、枯草菌について集落パターンの相図を定量的に確立することができた。即ち、自己相似フラクタルなDLA的パターンや、コンパクトなEden的パターン、同心円状パターン、枝分かれが密集したDBM的パターン、一様等方なディスク状パターンといった、5種類の典型的なパターンを呈する領域があることを明らかにしてきた。また、成長途上の集落の顕微鏡観察によって、寒天培地がある程度以上柔らかくなると個々の細菌細胞が寒天培地上を能動的に動き回ることを見出した。このように、集落形成の最も重要な因子は細菌細胞の分裂増殖と能動的運動であり、それが栄養濃度と寒天培地の固さで制御されて様々なパターンの集落が形成されるということができる。これまでの研究で、上述の5種類の集落パターンのうち自己相似フラクタルパターンはDLA(拡散に支配された凝集)モデルで説明できること、一様等方なディスク状パターンはフィッシャー方程式で記述できること、コンパクトなEden的パターンの成長界面はEdenモデルでは説明できない自己アフィン・フラクタルであることを明らかにしてきた。今回の研究ではDBM的な集落パターンの枝の太さ、枝間の間隔、枝の長さ分布などの栄養濃度依存性を詳しく調べ、枝の太さと枝間の間隔のそれぞれは栄養濃度に大きく依存するがそれらの比は栄養に無関係に1に近いことなど、興味深い結果を得た。これらの結果はまだわかっていないDBMパターンを生み出すモデルの確立に重要なデータを提供するものと思われる。また、同心円状集落パターンについても、その周期的な成長機構を解明すべく、遊走期、停止期の長さやこれらの和(周期)の栄養濃度、寒天濃度依存性などを調べている。
さらに、同心円状集落パターンを作ることで有名なプロテウス菌でも集落パターンの相図を確立した。これについても同心円状集落パターン形成の機構を解明すべく、各種の実験を行っている。
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[Publications] J.Wakita: "Experimental Investigation on the Formation of Dense-Branching-Morphology-like Colonies in Bacteria" J.Phys.Soc.Jpn.67. 3630-3636 (1998)
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[Publications] T.Matsuyama: "Comments on ‘Classification and Genetic Characterization of Pattern-forming Bacilli'Mol. Microbiol. 27:687-703 (1998)" Mol.Microbiol.(発表予定).
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[Publications] H.Itoh: "Periodic Pattern Formation of Bacterial Colonies" J.Phys.Soc.Jpn.(発表予定).
