集落形態形成にみる細菌細胞の集団行動性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07670303
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 松山 東平 新潟大学, 医学部, 助教授 (00047200)
• 研究分担者: 仲川 洋治 新潟大学, 農学部, 助教授 (10018799)
• キーワード: 細菌集団行動 / 細菌集落 / Bacillus subtilis / Serratia marcescenes / Protens miakilis / Marphogeneis / Self-affine fractal / ランダムパターン

研究概要

細菌は、固形培地上で増殖遊走し、特異な構造・形態の集落を構築する。我々は、その形成過程を解析し、細菌が集団行動を行うことを明らかにしてきた。
今回は、集団行動をビデオに記録し、タイムラプス、倍速などの処理による動態把握、特異所見の定量化と数値解析を行った。また、Serratia marcescensを使い、そのtransposon変異株を多数集め、離合集散、相互識別、相互連携、集団遊走、機能分担、全体統括と言った行動内容の機構解析を進めている。
1.S.marcescensの変異株を使った遺伝解析により、この細菌が産生する界面活性物質"serrawettin"が、無鞭毛菌の表面移動に機能していることを解明した。
2.Proteus mirabilisの表面遊走では、最小栄養培地に加えるアミノ酸それぞれに対応した特異な集団行動が見られ、その特徴あるパターンにより、アミノ酸の種類、光学異性の逆推定も可能であった。液体培地ではアミノ酸の有無は菌の増殖に影響がなく、固形培地でアミノ酸特異的な集団行動をする理由は謎である。
軟寒天培地にこの菌を点接種すると、前面占拠後の特定時期、菌は遊走移動が活発化し、モアレ様動態を経て斑点状に分布替えをする。この点状細菌集団は、分裂、融合、移動と云ったダイナミックな集団行動を行うので、行動機構の有用な解析対象として期待している。
3.Bacillus subtilis集落の成長を定量数値化し解析した。その結果、自己アフィン成長界面(自己アフィン指数が0.5)であることが実証でき、ランダムパターン形成のマクロとミクロにわたる実験的解析の成功例となった。

研究成果

• [文献書誌] Matsuyama,T.: "Mutational analysis of blagellam-independent surface spreading-." J.Bacteriol.177(4). 987-991 (1995)
• [文献書誌] 松山東平: "細菌の集落形態と集団行動" 日本細菌学雑誌. 50. 491-500 (1995)
• [文献書誌] Shimada,Y.: "Spatio-temporal pattern produced by bacteria" J.Phys.Soc.Jpn. 64(6). 1896-1899 (1995)
• [文献書誌] Matsuyama,T.: "Surface-active exolipids : Analysis of aboolote chemical-." J.Microbiol.Methods. 25. 165-175 (1995)
• [文献書誌] Matsuyama,T.: "Bacterial wetting agents working in colonigation of bacteria-." Colloids and Surfaces B : Biointerfaces. 7. 207-214 (1996)
• [文献書誌] Wakita,J.: "Self-affinity for the growing interface of bactrial colonies." J.Phys.Soc.Jpn.66(1). 67-72 (1997)
• [文献書誌] Matsushita,M.: "Spatio-temporal patterns." Addison-Wesley Publ., 11 (1995)
• [文献書誌] Matsuyama,T.: "Fractal Geometry in Biological Suptems" CRC Press, 45 (1996)