両親媒性分子を用いた人工複製系の構築

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両親媒性分子が水中で自発的に形成する袋状の二分子膜をベシクルと呼ぶ。本研究では、「構成分子の前駆体をベシクルに供与すると、前駆体がベシクル膜内で反応し、新たにベシクル構成分子が生成する結果、ベシクルが増殖する」という反応システムの構築とそのダイナミクスの解析を目指している。このような反応系は、ベシクル型人工複製系と位置づけることができる。前年度において、蛍光発色型の触媒分子を含むベシクル型人工複製系の自己複製反応の過程を蛍光顕微鏡下で観測すると、触媒分子は分裂したベシクルに分配されることが明らかになっている。また、ベシクル型人工複製系についての統計解析を目指して、光散乱型フローサイトメトリーによるベシクルのダイナミクスを追跡するプロトコルを確立してきた。最終年度では、以下の研究成果を挙げた。自己複製過程におけるベシクル1個あたりの触媒量の変化についてフローサイトメトリーにより分布の統計解析を行ったところ、はじめ触媒量の分布は広く分散していたが、自己複製反応を誘導すると、その分布が収束することを見出した。この結果により、自己複製反応により分裂したベシクルに分配された触媒が次の自己複製反応を決めるという、自己複製反応と触媒量の間に相互関係が満たされている中では、自己複製反応を繰り返すベシクルが集団の中で大多数を占めることが統計的に示唆された。以上の成果は、情報伝達物質を含まないにも関わらず、分子集合体としてのベシクル型人工複製系にはたらく"淘汰"という新しい現象の発見と言え、複雑系理論の研究者の関心を大いに引いている。