粘菌の形態形成における多様性の生成と開かれた自己言及性

粘菌形态发生中多样性的产生和开放的自我参照性

• 批准号: 09780599
• 负责人: 三宅 美博
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780599/
• 关键词: 形態形成; 化学・力学結合系; リズム; 相互拘束; 粘菌; 形態

前年度の研究成果より、細胞内リズムにおけるコヒーレンス生成崩壊サイクルと細胞形態における形態生成サイクルの間での相互依存関係が、真性粘菌の形態形成プロセスにおいて重要なはたらきを担っていることが実験的に示された。そこで、本年度は、このプロセスにおける相互拘束メカニズムを明らかにするために、前者を化学振動子の結合系として、後者を原形質流動に伴う力学系としてモデル化し、シミュレーション的に解析することを試みた。具体的には、化学振動子系はカルシウムおよびATPの非線型リズムの結合系と捉え、それらの濃度に依存して力学系における原形質流動の駆動力を生成すると考えた。また、力学系は原形質流動を記述するために流体力学系として捉え、その流動に伴う原形質輸送によって化学振動子の間でのカップリングに影響を及ぼすとした。これらの結果、化学系と力学系は相互拘束的挙動することがシミュレーション的にも確認された。さらに、化学系と力学系は、時間的に異なるタイムスケールで動作しており、化学振動子系における位相的コヒーレンスとしての位置情報の生成は、力学系におけるゆっくりした変化のもとに拘束を受けていることが示された。このことは、化学系における空間的多様性の生成を前提にして、個体としての時間的統合性を実現する上で力学系が有効であることを示唆している。

上一年的研究结果表明，实验表明，细胞内节律中相干产生的破坏周期与细胞形态中的形态发生周期之间的相互依赖性在真实史莱姆霉菌的形态发生过程中起着重要作用。因此，为了阐明此过程中的相互约束机制，我们试图将前者建模为化学振荡器的结合系统，而后者则作为与等离子体流相关的动态系统，并以模拟方式进行了分析。具体而言，我们认为化学振荡器系统是钙和ATP的非线性节奏的耦合系统，并且我们认为它会根据其浓度产生动态系统中等离子体流动的驱动力。此外，机械系统被认为是描述血浆流动的流体动力学系统，并且与流量影响化学振荡器之间耦合的血浆转运。结果，从模拟中证实了化学和机械系统以互惠限制的方式行事。此外，化学和机械系统在时间差的时间范围内运行，并且表明位置信息作为化学振荡器系统中拓扑连贯性的产生受到机械系统的缓慢变化的限制。这表明，鉴于化学系统中的空间多样性产生，动态系统可以有效地作为个体实现时间整合。

项目成果

赤羽,三宅,山口: "粘菌の走性における化学振動子-力学系モデル" 生物物理. 38.suppl. S188 (1998)

Akabane、Miyake、Yamaguchi：“粘菌趋化性的化学振荡器动态系统模型”生物物理学 38.suppl。

三宅: "「生命」における設計" 現代思想. 25-7. 301-317 (1997)

三宅：“‘生活’中的设计”25-7 301-317 (1997)。

三宅: "相互拘束に基づく生成的プロセス" 生物物理. 37-suppl. S85 (1997)

Miyake：“基于相互约束的生成过程”生物物理学 37-suppl。

赤羽,三宅,山口: "化学振動子-力学結合系としての粘菌の環境適応モデル" 第11回自律分散システムシンポジウム資料. 83-88 (1999)

Akabane、Miyake、Yamaguchi：“粘菌作为化学振荡器-机械耦合系统的环境适应模型”第 11 届自治分布式系统研讨会材料 83-88 (1999)。

三宅: "「2中心モデル」とインターフェース表現" 日本ファジィ学会誌. 9-5. 637-647 (1997)

Miyake：“‘双中心模型’和界面表示”日本模糊科学学会杂志 9-5（1997）。