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微細藻類における生物対流の分子機構と生物学的意義に関する研究

微藻生物对流的分子机制及生物学意义研究

基本信息

批准号：
19657015
负责人：
佐藤直樹
金额：
$ 2.3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

生物対流は遊泳細胞の集団が示すパターン形成で,マクロなパターンに注目して流体力学的なシミュレーションが行われてきたが,実際の細胞の挙動は観察されてこなかった。本研究では側面観察型顕微鏡を製作し,これを用いて,生物対流確立に至る細胞の動態を観察することにはじめて成功した。1.クラミドモナスのさまざまな野生株の中から,光走性の極めて活発な株を選択して実験に用いた.2.通常の生物対流では細胞を表面に集めるが,表面張力のために表面が歪み,横からの観察には適さない.このため,Percollを培地に加えてその密度を細胞の密度よりも高め,下から照射した光に集めるようにして,倒立対流をおこす系を開発した.またこの系は光照射により反応を開始することができ,均一系から生物対流確立にいたる過程を詳細に観察することができる.3.透過光による観察では,密集した細胞集団における個々の細胞の動きをとらえることができない.このため,光走性誘導光を励起光としても用い,蛍光による観察系も確立した.4.得られた像から細胞の軌跡を求め,細胞運動の局所的動態の統計量を求める計算システムを構築した.これを用いて解析した結果,細胞が密集した集団内でも渦巻き運動(小噴火)があり,これが集積した細胞層の厚さの不均化を助長することによって,大きな細胞群の流れ(大噴火,plume形成)を引き起こすというシナリオが推定された..今後は,1個の細胞の運動を追跡する観察や,培地の流れを調べる観察も行い,生物対流確立の機構をシミュレートできるところまで持っていきたい.

Biological responses to swimming cell aggregation are observed in fluid dynamics, and cell dynamics are observed in real time. In this study, we successfully fabricated a microscope-based observation system to detect the dynamics of biological processes. 1. In the wild plants, photoconductivity is the most important factor in the selection of living plants. 2. In the normal biological flow, the cells are concentrated on the surface, and the surface tension is the most important factor in the detection of the surface. The density of the cells was increased, and the density of the cells was increased. This is the first time that a cell has been exposed to light, and the second time that it has been exposed to light. 4. To obtain the dynamic statistics of cell motion, we need to calculate the time frame of cell motion. The results of this analysis show that the cells are dense and the vortex motion within the cluster (small jet fire) is caused by the accumulation of the cell layer and the uneven development of the cell layer. In the future, the movement of a cell will be tracked, the flow of culture will be monitored, and the mechanism of biological flow will be established.