2000 Fiscal Year Annual Research Report
生命システムの持つ多様化、分化、情報生成、動的安定性の原理
Project/Area Number |
11837004
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
金子 邦彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30177513)
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Keywords | 相互作用力学系 / 少数分子系 / 記憶 / 分化 / 不可逆性 / カオス / 緩和 |
Research Abstract |
生命現象の本質を適度に抜きだした力学系モデルの解析を通して、一方では生命現象の特性の論理の探求、他方では力学系の新しい現象、論理を探った。主要な進展としては以下が挙げられる。 (1)細胞分化システム:細胞内の化学反応ネットワーク、拡散相互作用、増殖を持つ系で万能細胞から、幹細胞、さらにその決定へ至る不可逆性が、普遍的におこることを示し定量化した。 (2)少数個の分子での反応系では、連続極限の力学系にゆらぎを加えた系とは本質的に異なる振舞があらわれることを、粒子数が少なくなると起こる相転移として示した。小さい体積内での反応系、または細胞内でのシグナル分子の性質との関連をも議論した。 (3)このように総分子数が小さく、ゆらぎが多い系が増殖していくと、コントロール的役割を持つ少数の分子と多様性を持つ分子との分離過程が生じることを示し、その条件を求めた。 (4)時間スケール、空間スケールの異なる力学系が相互作用したときに速いスケールが遅いスケールに連鎖的に影響を与えるケースを探り、記憶、履歴構造を持つ力学系の原型を探索した。 (5)分子内の一部のモードのみが高く励起された状態からののろい緩和をカオスの立場から記述し、緩和時間が余剰Kolomogorov-Sinaiエントロピーに逆比例することを示した。さらにこうして蓄えられたエネルギーを変換して利用するモデルを構築した。これは分子モーターの原理のひとつを与えると思われる。
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[Publications] K.Kaneko and I.Tsuda: "Complex Systems : Chaos and Beyond"A Constructive Approach with Applications in Life Sciences (Springer). 1-273 (2000)
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[Publications] K.Kaneko and C. Furusawa: "Robust and irreversible development in cell soceity as a general consequence of intra-inter dynamics"Physica A. 280. 23-33 (2000)
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[Publications] C.Furusawa and K.Kaneko: "Origin of complexity in multicellular organisms"Phys.Rev.Lett.. 84. 6130-6133 (2000)
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[Publications] C.Furusawa and K.Kaneko: "Theory of Robustness of Irreversible Differentiation in a Stem Cell System : Chaos Hypothesis"J.Theor.Biol.. (in press). (2001)
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[Publications] K.Kaneko and T.Yomo: "Sympatric Speciation : compliance with phenotype diversification from a single genotype"Proc.Roy.Soc.B. 267. 2367-2373 (2000)
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[Publications] H.Takagi,K.Kaneko,and T.Yomo: "Evolution of genetic code through isologous diversification of cellular states"Artificial Life. 6・4. (2000)
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[Publications] K.Fujimoto and K.Kaneko: "Sensitive boundary condition dependence of noise-sustained structure"Phys.Rev.E.. 63・4. (2001)
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[Publications] A.Togashi and K.Kaneko: "Digitality Induced Transition in a Small Autocatalytic System"Phys.Rev.Lett.. 86. 2459-2462 (2001)
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[Publications] N.Kataoka and K.Kaneko: "Functional Dynamics I"Physica D. 138. 225-250 (2000)
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[Publications] N.Kataoka and K.Kaneko: "Functional Dynamics II"Physica D. 149. 174-196 (2001)
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[Publications] N.Kataoka and K.Kaneko: "Functional Dynamics for Natural Language"BioSystems. 57. 1-11 (2000)
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[Publications] Y.Takahashi,N.Kataoka,K.Kaneko,and T.Namiki: "Function Dynamics"Jap J.Appl.Math.. (in press). (2001)
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[Publications] E.Akiyama and K.Kaneko: "Dynamical Systems Game Theory and Dynamics of Games"Physica D. 147. 221-258 (2000)
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[Publications] A.Saito and K.Kaneko: "Inaccessibility and Undecidability in Computation,Geometry and Dynamical Systems"Physica D. (in press).
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[Publications] N.Nakagawa and K.Kaneko: "Energy Absorption and Storage in a Hamiltonian System in Partial Contact with a Heat Bath"J.Phys.Soc.Japan. 69. 36-39 (2000)
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[Publications] N,Nakagawa,K.Kaneko and T.S.Komatsu: "Long-term Relaxation of a Composite System in Partial Contact with a Heat Bath"J.Phys.Soc.Jpn. 69. 3214-3222 (2000)
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[Publications] J.Ito and K.Kaneko: "Self-organized hierarchical structure in a plastic network of chaotic units"Neural Networks. 13. 275-281 (2000)
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[Publications] N.B.Ouchi and K.Kaneko: "Coupled Map with Local and Global interactions"Chaos. 10. 359-365 (2000)
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[Publications] K Kaneko and T Yomo: "Sympatric Speciation from Interaction-induced Phenotype Differentiation"Proceedings of the Artificial Life VII conference (MIT press,ed.M Bedau et al.). 113-121 (2000)
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[Publications] C Furusawa and K Kaneko: "Complex organization in multicellularity as a necessity in evolution"Proceedings of the Artificial Life VII conference (MIT press.ed.M Bedau et al.). 103-112 (2000)
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[Publications] H Takagi and K Kaneko: "Evolution of genetic code through isologous diversification of cellular states"Proceedings of the Artificial Life VII conference (MIT press.ed.M Bedau et al.). 122-131 (2000)
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[Publications] E Akiyama,K Kaneko: "Social Dilemma and Dynamical Systems Game"Artificial Life VII conference(MIT press,ed.M Bedau et al.). 186-195 (2000)
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[Publications] 金子邦彦: "複雑系生命科学の構築にむけてI"パリティ. 15・1. 4-11 (2000)
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[Publications] 金子邦彦: "複雑系生命科学の構築にむけてII"パリティ. 15・2. 4-13 (2000)
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[Publications] 金子邦彦: "複雑系生命科学の構築にむけてIII"パリティ. 15・3. 21-25 (2000)
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[Publications] 金子邦彦: "複雑系としての生命システムの論理を求めて"物理学会誌. 55. 508-518 (2000)
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[Publications] 金子邦彦: "複雑系生命科学の問題"数理科学. 441. 28-36 (2000)