生命現象の動的不安定性による重力効果の増幅発現

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14654175
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 最上 善広 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (30166318)
• キーワード: 生物対流現象 / 空間発展 / 時間発展 / 行動突然変異株 / 揺らぎ / 細胞間相互作用 / テトラヒメナ

研究概要

生物対流現象の空間およびその時間発展を評価する目的で,本研究では空間情報を一定の時系列で表示することを試みた.記録画像のスタックから同一部分を直線状に切り出したものを時系列の順に並べゆき,空間軸と,時間軸とを併せ持つひとつの画像(時空間プロット)を作り,パターンの時空間挙動を調べた.実験にはTetrahymena thermophilaの野生株と後退遊泳ができない行動突然変異株(TNR),および異種のTetrahymena pyriformisの3種の株を用いたところ,これらの細胞株では,それぞれに特異的なパターン形成が行われることがわかった.T. thermophilaの野生株はポリゴン状のパターンを形成した.T. pyriformisもポリゴン状であったが,その大きさはT. thermophilaの野生株の場合の約半分であった.一方,TNRの作るパターンはドット状で,ドットから伸びた分枝が現れたり消えたりを繰り返していた.各々の細胞株について,時空間プロットを作り,パターンの安定性を比較すると,T.thermophilaの野生株とT. pyriformisのパターンでは安定性が高く,TNRではパターンが周期的に揺らいでいることがわかった.さらに,時空間プロットの2次元FFT解析より,揺らぎはほぼ一定の周期で起こることがわかった.TNRのパターン形成に見られる周期性を手がかりにして,異なる細胞株が共存する場合のパターン形成を調べたところ,TNRのパターンの揺らぎ周波数は,密度の低下とともに減少した.しかし,TNRの減少分を,他の株の細胞で補ったところ,T. thermophilaの野生株とT. pyriformisのどちらを用いても周波数の減少は起こらなかった.TNRに見られる揺らぎ周波数の密度依存性は,生物対流パターンの形成には細胞間の相互作用が必須であることを示している.

研究成果

• [文献書誌] Shiba, K., Mogami Y., Baba, S.A.: "Ciliary movement of sea-urchin embryos"Nat. Sci. Rep. Ochanomizu Univ. 49-54. 53. 49-54 (2002)
• [文献書誌] 最上善広, 山根章子, 義之敦子, 馬場昭次: "繊毛虫テトラヒメナの生物対流パターン形成に対する過重力付加の影響"宇宙利用シンポジウム. 18. 1-4 (2002)
• [文献書誌] 加藤悠子, 最上善広, 馬場昭次: "過重力環境下でのゾウリムシ(P. tetraurelia)の細胞増殖"宇宙利用シンポジウム. 18. 5-8 (2002)
• [文献書誌] 小宮華子, 加藤悠子, 最上善広, 馬場昭次: "宇宙滞在におけるゾウリムシのクローン寿命-宇宙及び地上実験の環境整備とその検証-"宇宙利用シンポジウム. 18. 9-11 (2002)
• [文献書誌] Kato, Y., Mogami, Y., Baba, S.A.: "Proliferation of Paramecium tetraurelia under hypergravity."Jpn. J. Protozool.. 35 suppl. 59 (2002)
• [文献書誌] Mogami, Y., Gino, A., Yamane, A., Baba, S.A.: "Hydrodynamic properties of the bioconvective pattern formation of Tetrahymena."Zool. Sci.. 19 suppl.,. 1435 (2002)