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

2019 年度 研究成果報告書

• 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
• 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

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。

自由記述の分野

非線形・非平衡物理、生物物理

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。