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最近の多細胞的行動と集落形成ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 09640471
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性一般(含基礎論)
研究機関中央大学

研究代表者

松下 貢  中央大学, 理工学部, 教授 (20091746)

研究分担者 松山 東平  新潟大学, 医学部, 助教授 (00047200)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1997年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード細菌(バクテリア) / 集落(コロニー) / パターン形成 / 枯草菌 / プロテウス菌 / 界面成長 / 自己アフィン性 / 同心円状パターン / DBM(密集分技)パターン / 細菌
研究概要

我々はこれまでの研究で、大腸菌や枯草菌などごく普通の細菌を寒天平板上で培養したときに、栄養濃度と寒天濃度(培地の固さ)という細菌の成長条件を決める二つのパラメータを変えるだけで、成長する集落のパターンが多様に変化することを見いだした。特に、枯草菌について集落パターンの相図を定量的に確立することができた。即ち、自己相似フラクタルなDLA的パターンや、コンパクトなEden的パターン、同心円状パターン、枝分かれが密集したDBM的パターン、一様等方なディスク状パターンといった、5種類の典型的なパターンを呈する領域があることを明らかにしてきた。結局、集落形成の最も重要な因子は細菌細胞の分裂増殖と能動的運動であり、それらが栄養濃度と寒天培地の固さで制御されて様々なパターンの集落が形成されるということができる。本研究以前に、上述の5種類の集落パターンのうち自己相似フラクタル・パターンはDLA(拡散に支配された凝集)モデルで説明できること、一様等方なディスク状パターンはフィッシャー方程式で記述できることを明らかにしていた。本研究では、コンパクトなEden的パターンの成長界面はEdenモデルでは説明できない自己アフィン・フラクタルであることを明らかにした。またDBM的な集落パターンの枝の太さ、枝間の間隔、枝の長さ分布などの栄養濃度依存性を詳しく調べ、興味深い結果を得た。そして最後に残った同心円状集落パターンについて、その周期的な成長機構を解明すべく、遊走期、停止期の長さやこれらの和(周期)の栄養濃度、寒天濃度依存性などを調べ終わり、現在、論文にまとめているところである。
プロテウス菌は集落の成長先端で周期的な遊走・停止を繰り返すことによって非常に規則的な同心円状集落パターンを作ることで有名である。我々はこの菌についても集落パターンの相図を確立し、さらに同心円状集落パターン形成の機構を解明すべく、各種の実験を行ってきた。特に、遊走期は菌密度がある値にまで増加すると始まり、停止期は菌密度がある値にまで減少すると始まることを見いだした。即ち、少なくとも巨視的、現象論的には、菌密度に二つの閾値があり、それによって集落の成長先端で周期的な遊走・停止が繰り返され、結果としてきれいな同心円状の集落パターンが得られるということである。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] J. Wakita: "Self-affinity for the Growing Interface of Bacterial Colonies"J. Phys. Soc. Jpn. 66. 67-72 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Kawasaki: "Modeling Spatio-Temporal Patterns Generated by Bacillus subtilis"J. theor. Biol. 188. 177-185 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Wakita: "Experimented Investigation on the Formation of Dense-Branching-Morphology-like Colonies in Bacteria"J. Phys. Soc. Jpn. 67. 3630-3636 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Itoh: "Periodic Pattern Formation of Bacterial Colonies"J. Phys. Soc. Jpn. 68. 1436-1443 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Matsushita: "Formation of Colony Patterns by a Bacterial Cell Population"Physica A. 274. 190-199 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Matsuyama: "Dynamic Aspects of Structured Cell Population in a Swarming Colony of Proteus mirabilis"J. Bacteriol.. 182. 385-393 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Wakita et al.: "Self-Affinity for the Growing Interface of Bacterial Colonies"J. Phys. Soc. Jpn.. 66. 67-72 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Kawasaki et al: "Modeling Spatio-Temporal Patterns Generated by Bacillus subtilis"J. theor. Biol.. 188. 177-185 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Wakita et al.: "Experimental Investigation on the Formation of Dense-Branching-Morphology-like Colonies in Bacteria"J. Phys. Soc. Jpn.. 67. 3630-3636 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Itoh et al.: "Periodic Pattern Formation of Bacterial Colonies"J. Phys. Soc. Jpn.. 68. 1436-1443 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Matsuyama et al.: "Coments on 'Classification and Genetic Characterization of Pattern Forming Bacilli'"Mol. Microbiol.. 31. 1278-1279 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Matsushita et al.: "Formation of Colony Patterns by a Bacterial Cell Population"Physica A. 274. 190-199 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Matsuyama et al.: "Dynamic Aspects of Structured Cell Population in a Swarming Colony of Proteus mirabilis"J. Bacteriol.. 182. 385-393 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsuyama: "Comments on 'Classification and genetic characterization of pattern-forming Bacilli'"Mol.Microbiol.. 31. 1278-1279 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Itoh: "Periodic pattern formation of bacterial colonies"J.Phys.Soc.Jpn.. 68・4. 1436-1443 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Matsushita: "Formation of colony patterns by a bacterial cell population"Physica A. 274. 190-199 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Matsuyama: "Dynamic aspects of the structured cell population in a swarming colony of Proteus mirabilis"J.Bacteriol.. 182・2. 385-393 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] J.Wakita: "Experimental Investigation on the Formation of Dense-Branching-Morphology-like Colonies in Bacteria" J.Phys.Soc.Jpn.67. 3630-3636 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Matsuyama: "Comments on ‘Classification and Genetic Characterization of Pattern-forming Bacilli'Mol. Microbiol. 27:687-703 (1998)" Mol.Microbiol.(発表予定).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Itoh: "Periodic Pattern Formation of Bacterial Colonies" J.Phys.Soc.Jpn.(発表予定).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] J.Wakita: "Self-Affinity for the Growing Interface of Bacterial Colonies" J.Phys.Soc.Jpn.66. 67-72 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] O.Moriyama: "Fractal Structure and Statistics of Growing Patterns with Competition" Fractals. 5. 247-265 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawasaki: "Modeling Spatio-Temporal Patterns Generated by Bacillus subtilis" J.theor.Biol. 188. 177-185 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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