| 研究課題/領域番号 |
16KT0135
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
出原 浩史 宮崎大学, 工学部, 准教授 (50515096)
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| 研究期間 (年度) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| キーワード | パターン形成 |
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| 研究実績の概要 |
自然界に見られる多くの現象は、階層構造を有している。生命現象においては、細胞が集まり組織や器官となり、それらの集合が個体を形成する。古くから複雑な物事でも、それを構成する要素に分解し個別の要素を理解すれば、全体の性質や振る舞いを理解できると思われていたが、ミクロの情報から、予想できない振る舞いがマクロに現れることが認識されるようになり、その理解には、異なる階層をつなぐ新たな手法の確立が必要となっている。
本研究課題で着目しているバクテリアである大腸菌の運動は直進運動と方向転換を交互に繰り返すという単純な運動形態であるが、これらを養分が含まれている寒天培地上で培養するとマクロでは非常に規則正しいコロニーパターンを形成することが知られている。個々の大腸菌がどう行動すべきかを命じている司令塔のような制御機構は存在しないにもかかわらず、自己組織的にコロニーパターンの創発をもたらしていることから大きな注目を集めてきた。
これまでこのような規則正しい大腸菌のコロニーパターンの形成メカニズムを解明しようと様々な研究者によって様々な数理モデルが提唱されてきた。本年度は特にこれまで提唱されてきたマクロレベルでの数理モデルの記述である偏微分方程式モデルを精査し、それらのモデルとしての長所、短所を洗い出した。結果として観察される規則正しいコロニーパターンの形成は非常に再現できているが、その形成過程が実験と異なるものが多いことが分かった。特に、どの数理モデルにおいても大腸菌のコロニーパターンが拡大する際に実験では大腸菌群の波が形成されるが、提唱されている数理モデルではそれらが見られなかった。そのため、大腸菌群の波の形成に着目し、新たな数理モデルの構築を試みた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでの数理モデルを精査し、それらの問題点を洗い出し、その問題点を解決するための新たな数理モデルを構築できつつあるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの知見に基づき、まずは新たな数理モデルの構築を進める予定である。そして、そのマクロ偏微分方程式モデルを数値シミュレーションすることによって再現されるパターンやその形成過程の性質とマクロレベルでの実験データとを比較し、整合性を評価する。特に今後着目する点は、大腸菌のコロニーパターンが拡大する際に実験で観察されている大腸菌群の波の形成である。これを取り入れた数理モデルを構築することが必要である。それによって、大腸菌のミクロな単純な運動形態からマクロな規則正しいコロニーパターンが形成されるメカニズムを解明するための第一歩となる研究を推進する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究の推進のために数値シミュレーション用としてワークステーションを購入したが、申請時の想定よりも比較的安価に購入することができた。そのため差額が生じている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究推進のための研究議論として海外や国内への旅費として利用する予定である。
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