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真正粘菌変形体の環境依存の動的ネットワーク形成による適応行動と機能創発

通过真实粘菌变形体依赖于环境的动态网络形成的适应性行为和功能出现

基本信息

批准号：
20033019
负责人：
高松敦子
金额：
$ 4.1万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20033019/
关键词：
真正粘菌結合振動子系複雑ネットワークパターン形成

项目摘要

真正粘菌変形体(Physarum polycephalum)は多核単細胞のアメーバ様細胞である。細胞の厚みを振動させながら環境中を遣いまわり、環境からの情報を細胞の状態・形態にフィードバックしながら行動する。一見、特異な生物だが、「移動知」という概念から見た場合、生物実験系のモデル生物として最適な生物システムのうちの1つであろう。この細胞は振動性の細胞であり、どの部分を人工的に切り取ってきても細胞の機能を失うことなく独立な細胞として振動し行動できるので、ほぼ同一の要素が集合した要素集団系(結合振動子系)として捉えることができる。この細胞全体を眺めて見ると管状構造のネットワークで構成されている。管内では原形質流動という往復流動が見られ細胞の部分間、つまり、要素間の相互作用はこの流動を通して行われている。興味深いことに、この細胞は環境の状況に応じてその形態(管ネットワークの形態)と振動周期を著しく変化させる。つまり、管ネットワークの幾何が生物としての機能に大きな影響を与えていることが予想される。本研究の目的は、管ネットワークのトポロジーと形態に着目し、構成論的手法により、原始的な生物の形態による環境の適応機構を明らかにすることである。具体的には、外部環境に応じて輸送管ネットワーク形態が著しく変化する現象について、(1)環境依存のネットワーク構造の特徴を抽出し、(2)環境適応の観点から生物機能がどのように機能的、効率的になっているかを調べ、粘菌の輸送管ネットワークの適応機構の解明を目指した。真栄養分摂取効率,エサ探索効率,エネルギー消費量,栄養分輸送効率などの指標を計測した結果、正粘菌変形体は、各環境毎に最も適応した輸送管ネットワーク形態をとっていることが明らかとなった。

True slime mold (Physarum polycephalum) is a multinucleated single cell. The thick vibration of the cell is the environment of the environment, and the environment is the information of the cell. The state and shape of the cell are the action of the cell. A sight, a special creature, a concept of "moving knowledge", a sight, an occasion, a creature The most suitable creature of the 験 system is the most suitable creature.このCell は Vibratory のCell であり, どのpart をArtificial に Cut り take ってきても Cell の FUNCTION をうことなく INDEPENDENT な Cell として Vibration し Action できるので, ほぼ Same の Element が Set した Element Set 団 System (Combined Vibrator System) として CATCH えることができる. The overall structure of the cells is composed of tubular structures. The flow of the original substance in the tube, the reciprocating flow of the cells, the interaction between the parts of the cells, the interaction between the elements, the flow of the flow, the flow of the passage, the flow of the cells, and the interaction between the elements. The deep interest is the shape of the cells, the environment of the cells, and the state of the environment.つまり, tube ネットワークのgeometry がbiotic としてのfunction に大きなeffect を and えていることが yu want される. The purpose of this study, the purpose of the management, the form of the subject, and the method of construction theoryにより, the original form of the creature, the environment and the appropriate environment, the mechanism を明らかにすることである. The specific situation, the external environment and the shape of the conveyor pipe have been changed.るphenomenonについて、(1)Environmental dependenceのネットワークstructuralの特徴をdrawし、 2) The environment is suitable for the environment and the biological function is functional and efficient.いるかを Adjustment べ, slime mold の conveying pipe ネットワークのAdaptation mechanism の Explain を Eye refers to した. True 栄 nutrient extraction efficiency, エサ exploration efficiency, エネルギー consumption, 栄 nutrient transport efficiency indicator measurement results, positive The shape of the slime mold is the most suitable for each environment.