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細胞性粘菌(アメーバ)の多細胞集団で不思議な波動現象を世界で初めて発見

2013/07/30

 国立大学法人筑波大学 生命環境系 桑山秀一准教授の研究グループは,多細胞集団の運動においてソリトン現象が存在することを世界で初めて発見しました。

ソリトン波とは,衝突しても互いに波形が変わらずに通りぬける不思議な性質をもつ孤立した波のことで,さまざまな非線型現象として現れることがわかっています。たとえば水深の浅い水面で生じる波のなかには,孤立した状態で塊となって速度と波の形状を変えることなく遠くまで伝わるものが見られます。また,そのような孤立波は,別の孤立波を追い抜いてもそれぞれの振幅,速度が変化しません。このような粒子的な性質を持つ波はソリトン波と呼ばれ,数学,物理学の広い分野で注目されています。

これまで細胞運動のレベルにおいてソリトン現象が存在するとは想像すらされていませんでした。桑山准教授の研究グループは,多細胞運動としては世界で初めて,細胞性粘菌の突然変異株において,孤立波の形状をとって移動する細胞塊でソリトン現象を観察しました。

観察した細胞の塊は,ぶつかり合っても互いの形を崩すことなく通り抜けてしまうことから,同質の細胞の塊であっても互いに独立(孤立)して粒子状に存在しており,衝突の前後でそれぞれの形を記憶し元の形を維持します。今後,このぶつかっても通り抜けるという多細胞運動の不思議な特徴をもたらしている未知のメカニズムが解明されれば,生物の器官形成や個体形成といった形作りのメカニズムに新しい視点が得られることが期待されます。

本研究は,Nature Publishing Groupのオンライン誌Scientific Reportsで 公開されています。

 

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