| 研究課題/領域番号 |
18K03950
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
後藤 知伸 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00260654)
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| 研究分担者 |
中井 唱 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80452548)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 細菌 / 走化性 / べん毛 / 方向転換 / 誘引物質 |
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| 研究実績の概要 |
毛細管先端から誘引物質が拡散する環境下において，異なる誘引物質へのサルモネラ菌の集積度合いを調べた．用いた誘引物質はセリンとアスパラギン酸である．毛細管周りの一定範囲に集まる細菌数の比較により，アスパラギン酸にはセリンの1/5の時間で細菌が集積する．また，毛細管先端からの距離と細菌数密度の関係では，アスパラギン酸の方が毛細管先端近くに集中する．すなわち，集積時間，細菌分布のいずれの指標においても，サルモネラ菌はアスパラギン酸に対しての方がセリンに対してよりも強い走化性を示す．
このことと細菌単体の運動との関係を調べるために，以下に挙げる２つの仮説に基づいて，細菌単体の運動を調べた．(1)細菌が応答を示す最低濃度が誘引物質によって異なる：細菌が走化性を示す毛細管先端からの距離が異なる，(2)運動が誘引物質によって異なる：細菌の運動様式が異なる．
現在のところ，いずれの仮説に関しても明確な結論を得るに至っていない．(1)については，毛細管周りの細菌分布から検知限界半径の存在を仮定して，その内外での運動を調べたが，明確な差異は見られなかった．(2)については，サルモネラ菌はべん毛を複数有する周毛性であり，べん毛を束にした直進運動と，べん毛の束がほどけることによる方向転換を繰り返しながら誘引物質のまわりに集積する．アスパラギン酸の方が方向転換の角度が大きいという傾向が得られたが，このことが走化性の強さに関係するかについては，数値シミュレーションなどの検討が必要である．
運動様式が大きく異なる単毛性細菌であるビブリオ菌を用いた計測にも着手した．定量的な比較には課題が多いものの，サルモネラ菌よりも集積時間が短く，細菌分布も集中するという結果が得られており，運動様式が走化性に大きく影響することが示唆された
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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
当初は4年間で(A)個々の細菌運動特性の把握，(B)数理モデルの作成，(C)走化性の強さの計測，を行う予定であった．(C)については，毛細管を用いた方法がほぼ確立してきており，細菌と誘引物質の組み合わせを変更した走化性の強さの指標として，細菌の集積時間，細菌分布を用いている．(A)については，走化性の強さに最も寄与する運動様式や，運動様式と細菌の検知する最低濃度の関係が，明確にできていない．当初予想していたように単純ではないようであり，現象を十分に説明できる(B)のモデルを作成するためにも，この点に重点を置いていく必要がある．当初予定通りではないが，研究期間の半ばであることから，上記のように判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
細菌個体の運動パラメータ（速度，直進運動の長さ，方向転換角度）にはバラつきが含まれており，現時点では，走化性の強さを決める単独の運動パラメータは見つかっていない．また，誘引物質濃度の検知限界半径についても，運動パラメータからの区別はついていない．走化性の強さに影響を与える単独の運動パラメータ，あるいはその組み合わせを見つける必要がある．手始めに，方向転換時の角度分布の違いの集積時間や細菌分布への影響について，数値シミュレーションを援用して調べる．このことは，走化性の数理モデルの構築を行うことに直結する．
また，ビブリオ菌を用いた計測について，サルモネラ菌の計測データとの比較を行うための検討を行う．細菌が異なるとき運動様式のみでなく，運動速度や一回の直進運動の長さも異なる．有意な比較を行うには適当な無次元化が必要となる．並行して，走化性の強さおよび細菌個体の運動パラメータの計測を引き続き行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた出張を取り消したため．計測に必要な消耗品などの購入に充てる．
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