Experimental evolution of an primitive cell model to understand possible evolutionary process

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15KT0080
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Constructive Systems Biology
• Research Institution: The University of Tokyo (2018-2019); Osaka University (2015-2017)
• Principal Investigator: Ichihashi Norikazu 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20448096)
• Project Period (FY): 2015-07-10 – 2020-03-31
• Keywords: RNA / 進化 / 生命の起源 / 協力関係 / 共進化

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigate the conditions that allow the maintenance and development of cooperation between primitive self-replicators. First, we construct two types of RNAs that encode different functions. Second, we performed a long-term evolutionary experiment of the RNAs and found that the most important conditions that allow the maintenance and development of the cooperation are micro-compartmentalization, the average RNA concentration, and the mixing rate of the compartments. The results were supported by computer simulation. This study revealed essential conditions under which primitive life-forms could develop their functions.

Free Research Field

合成生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

単純な化合物からどうやって生命が生まれたのかは、人類に課された大きな謎のひとつである。本研究では、原始の生命体の実験モデルをつくってみて、実際に試験管内で進化させてみることにより生命誕生の秘密を明らかにすることを試みた。生命がうまれるためには多くの機能を進化させる必要があり、そのためには異なる機能を持ったRNAが協力して働く必要があると言われている。本研究ではどうやったらRNA間の協力関係が安定になるのかを明らかにすることができた。本研究結果は、生命が誕生するための条件としてRNAの濃度や攪拌の程度が重要だと示した。この結果により、生命の誕生場の条件を絞り込むことができるだろう。