2016 Fiscal Year Annual Research Report
Hydrodynamic study on propulsive mechanisms of undulatory swimming
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15H06314
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
石本 健太 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (00741141)
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| Project Period (FY) |
2015-08-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体力学 / 鞭毛 / 遊泳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は遊泳効率の観点から波動遊泳の機能について研究を行ったが、今年度は具体的な生物現象に注目して、遊泳形態とその力学的な機能の間の関係に焦点を当てて研究を行った。具体的には、哺乳類精子の受精能獲得の一つの指標として知られる超活性化現象に注目した。超活性化は射精後、メスの体内で起こる運動形態の変化であり、左右対称的な波動運動から左右非対称な波動運動に鞭毛波形が変化することで特徴付けられる。そこで、まずヒトの精子の実験結果を参考にして、超活性前と超活性化後の鞭毛波形を関数で与え、低レイノルズ数のストークス方程式を境界要素法により数値的解き、それぞれの波形での遊泳を調べた。まわりの流体に対する仕事率を調べると、超活性化の前と後で変化はなく、この結果は実験事実とも矛盾しない。また、超活性化は生体内で力学的な機能を有していることが古くから指摘されてきたが、今まで定量的で包括的な数値計算はされていなかった。そこで、粘着性の境界と相互作用する条件のもとで流体研鑽を行い、いくつかの仮説を検証した。その結果、超活性化が卵管内壁面からの離脱や、卵を覆う透明体への通過を促進する、という今までの仮説を定量的に支持する結果を得た。また、卵付近の卵丘細胞と呼ばれる粘弾性流体内での鞭毛波形に対しても同様の解析を行い、卵丘細胞の存在が、精子の透明体への通過が促進されることを示した。この結果は多くの実験事実を説明する有力な仮説と言える。この結果はJournal of the Royal Society Interface誌へ論文として発表し、国際会議でも発表した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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