Inverse problems on low-dimensional composite microorganism systems

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環境浄化では、どの微生物がどういう条件下でフェノール分解能を最大限発揮するかという既知データから、それら複数種類の協働によって発現される機能のリストアップが希求されている。少数種類のなす不確かな内部構造をもつ複合微生物系を、実際の微生物動態と定性的にも定量的にも合致するケモスタット微分方程式でモデル化し、解のふるまいから内部構造を同定する数学ー逆問題解析―を展開する本研究課題において、実施３年度目における研究実績は以下に記す通りである。当研究の実施初年度、2年度に引き続き、Ralstonia sp. P-10株、Comanioans testosterone R2株、及びLaB-08の３菌株が形成する複合微生物系において、各菌の単一微生物系としてのフェノール分解能と増殖速度に関する実測値、及びそれらの複合微生物系としてのフェノール分解能と菌ごとの増殖速度に関する実測値をもとに、同系の内部構造を逆問題的視点から解き明かす研究を行った。研究協力者である2名の微生物学者（静岡大学、東京大学）のほか、静岡大学・博士後期課程の大学院生を新たな研究協力者に迎え入れて研究を進め、先述の３菌株の複合微生物系のおいて、数学、実験、数値シミュレーションを逐次的、相補的に組み合わることにより、起こりうる平衡状態を明らかにするとともに、そのほとんどすべては振動的な共存系であるという興味深い成果を得た。現在、この成果について論文執筆中である。なお、同成果の一部を2022年9月に開催された生物工学会中部支部例会で報告し、発表者であった前出の大学院生が支部長賞を受賞している（演題：「複合系の好適制御のために：Dry & Wet 解析から見えてきた三菌株の安定的共存系の仕組み」）。