2008 Fiscal Year Annual Research Report
生体パターン形成原理の実験的ならびに数理解析的解明
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16GS0307
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
近藤 滋 Osaka University, 大学院・生命機能研究科, 教授 (10252503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川上 浩一 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系・初期発生研究部門, 教授 (70195048)
渡邉 正勝 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 准教授 (90323807)
宮澤 清太 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助教 (10377905)
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| Keywords | パターン形成 / 反応拡散 / Turing pattern / ゼブラフィッシュ / 形態形成 |
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| Research Abstract |
本研究では、Turing波がどのような仕組みで動物の体内に発生するかを解明する目的で、ゼブラフィッシュの縞模様を研究対象選び、縞模様の動態の観察及びモデル化とシミュレーションを行い、細胞レベルでの模様形成原理の解明を目指した。達成できた成果のうち主なものは以下のとおりである。
1)模様を作る色素細胞の皮膚内の存在様態を電顕で解明した。
2)色素細胞のレーザー消去によって起きる模様の動きから、模様はTuring波の性質をもつことを証明した。
3)2種類の色素細胞間の相互作用が、Turing波形成の必要条件を満たすことを示した。
4)皮膚にある色素細胞は互いに排除しあい、近傍の細胞から遠ざかる方向に移動することを発見した。
5)色素細胞のin vitro培養系で、黒-黄色素細胞間の相互作用が、「黒が黄色から逃げ、黄色を黒を追う」という形で観察できる。またその相互作用は、フィロポディア上の突起を介して起きることが観察された。
6)模様の異なる魚類間の雑種において現れる皮膚模様が、反応拡散原理による数式のパラメータを平均したパターンになることを、数理解析と、各地の養殖場で得られたデータを比較することで明らかにした。この事実は、動物の模様の進化に新たな知見を加えた。
7)マウスの皮膚にできる縞模様に関して、反応拡散電離で生ずるBZ波と同様の動態を持つことを証明した。
以上の成果は、模様形成の原理の解明には必須のものである。また、以上の成果により少なくともゼブラフィッシュに関しては、模様がTuring波であることは世界的に認知されるようになった。
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[Journal Article]2009
Author(s)
Kawakami K
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Journal Title
Essential zebrafish methods : genetics and genomics(Academic Press)
Pages: 153-173
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