チューリング機構の非平衡生物物理:魚類体表での縞・ラビリンス・斑点とそれらの共存
Project/Area Number |
05J01440
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Research Field |
Biophysics
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
昌子 浩登 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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Project Period (FY) |
2005 – 2007
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2006)
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Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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Keywords | 非平衡系 / 3次元パターン / 体表パターン / チューリング / 反応拡散系 / チューリング不安定性 / Gyroid構造 / ネットワーク構造 / 自己組織化 / 迷路状縞模様 / 熱帯魚体表模様 |
Research Abstract |
生命現象では、生体膜のようなミクロなスケールから、魚の体表模様のようなマクロなスケールまで、周期的構造が自発的に形成される。また形成されるパターンには重要な生物学的機能、意義を含んでいる。このような生命現象に見られる周期パターンの解析は、非平衡物理学における主要なテーマの1つであるだけでなく、他分野にわたり重要なテーマとなっている。我々は特に、下の問題に取り組んできた。 [1]3次元特有のチューリングパターン 空間的に一様な系から、要素の相互作用と拡散によって周期的な構造が自発的に現れるチューリング不安定性が知られている。これまで1,2次元でのこのシステムの振る舞いが詳細に解析され、生物のみならずさまざまな現象の自己組織化メカニズムの説明に用いられてきた。しかし、2次元パターンから類推できる3次元構造のみ報告されているだけで3次元特有の構造が全く報告されていなかった。我々は、3次元特有の構造(極小曲面を持つ構造Gyroidや、その他のネットワーク構造Fddd, PL)が自発的に形成されるメカニズムを、世界に先駆けて明らかにした。反応系における普遍性の探究、パターンのダイナミクスの性質に関しても解析を行っている。 [2]魚類体表模様から考察する特異的なパターン解析: ある熱帯魚の縞の本数は、成長とともに増加する。このことから、魚の体表模様制御には、チューリング不安定性機構が働いていると示唆されている(名大、近藤教授ら)。この仮定に立つと、これまでの解析では解明できない魚の体表模様機構がいくつかあり、今年度は特に次の点について数理的に考察してきた。(i)異なったパターンが共存する条件、(ii)系にグラディエントが存在するときのパターンの性質。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)