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アクティブマターの集団運動に対する普遍的記述の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17K17761
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

永井 健  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (40518932)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードアクティブマター / 集団運動 / クラミドモナス / C. elegans / 生物物理 / 数理物理
研究成果の概要

線虫と分子モーターに駆動される棒状分子という同様の運動の特徴を持つ生物と無生物の集団運動を研究した。その結果、全く異なる2つのアクティブマターの集団運動が様々な条件下で共通の数理モデルで記述可能なことが明らかになった。
また、クラミドモナスとそのセルモデルというほぼ同様の遊泳をする生物と非生物を観察した。その結果、生き物が持つ外部環境に対する応答性などにはよらず、流体力学的な相互作用のみによって起こる挙動を炙り出すことができた。また、同時にクラミドモナスが生きているから起こす挙動も明らかにすることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物と非生物を使った研究により、自発的に運動する物の集団が見せる挙動の中には生きているかなどの系の詳細にはよらない原理に支配されたものがあることがわかった。また逆に生き物が見せる運動の特徴を炙り出すことができた。本研究のこれらの結果は自発的な運動に関する包括的な理解を進め、アクティブマターの物理が目指す目標の一つである集団運動の統一的理解に一歩近づくことができた。また、同時に生き物の統一的理解という生物物理の一つの大きなテーマに対して大きな知見を与えることができた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] CEA Saclay(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 最近の研究から アクティブマター集団の動的ネットワーク形成 : 線虫の集団運動2020

    • 著者名/発表者名
      永井 健, 伊藤 浩史, 杉 拓磨
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 75 ページ: 34-39

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 個体集団が生み出す動的秩序~線虫の集団運動による動的ネットワーク形成2020

    • 著者名/発表者名
      SUGI Takuma、ITO Hiroshi、NAGAI Ken H.
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 60 号: 1 ページ: 006-012

    • DOI

      10.2142/biophys.60.006

    • NAID

      130007790196

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] C. elegans collectively forms dynamical networks2019

    • 著者名/発表者名
      Sugi Takuma、Ito Hiroshi、Nishimura Masaki、Nagai Ken H.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 683-683

    • DOI

      10.1038/s41467-019-08537-y

    • NAID

      120006558249

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Controlled Construction of Stable Network Structure Composed of Honeycomb-Shaped Microhydrogels2018

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Hayakawa, Satoshi Umeyama, Ken Nagai, Hiroaki Onoe, Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      Life

      巻: 8 号: 4 ページ: 38-38

    • DOI

      10.3390/life8040038

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Collective motion of C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Ken H. Nagai
    • 学会等名
      Active Matter Workshop 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 交流電場によるリポソームの自発遊泳2018

    • 著者名/発表者名
      永井健, 東彰大, 濱田勉
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamical network structure in C. elegans group2017

    • 著者名/発表者名
      Ken Nagai, Hiroshi Ito, Takuma Sugi
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] C. elegans集団の動的ネットワークの外部刺激応答2017

    • 著者名/発表者名
      永井健, 伊藤浩史, 杉拓磨
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] C. elegansの動的ネットワークの自己組織化2017

    • 著者名/発表者名
      永井健, 伊藤浩史, 杉拓磨
    • 学会等名
      細胞を作る研究会10.0
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 動物はどのように秩序だった群れをつくるのか?アクティブマターの物理で迫る、線虫の群れ形成メカニズム

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=10328

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/site/inonakanokaeru/home

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/site/inonakanokaeru/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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