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Elucidation of the Mechanism of a Ciliate Swimming: Near a Wall and Under Shear Flow

阐明纤毛虫游泳的机制：靠近墙壁和剪切流

基本信息

批准号：
17J10331
负责人：
大村拓也
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はまず、前年度に報告者らが明らかにした繊毛虫のスライド運動モデルの一般性を検証した。繊毛虫テトラヒメナ（Tetrahymena pyriformis）の場合、スライド運動は繊毛打による推進力の非対称性、細胞形状の楕円体アスペクト比から説明可能であった。そこで、テトラヒメナよりもアスペクト比の大きい繊毛虫ゾウリムシ（Paramecium caudatum）のスライド運動を観測し、細胞周りの流れ場計測から推進力の非対称性を確認した。さらに数値計算で推進力非対称性と形状アスペクト比を軸としたスライド運動の相図を作成したところ、ゾウリムシのスライド運動のパラメータも本モデルの適用範囲内であることが明らかになった。次に、せん断流れ下における繊毛虫遊泳運動を調べた。繊毛虫は自然界で安定した生活環境に留まって生存効率を上げるため、外部流れに逆らって泳ぐ性質、正の走流性を持つが、そのメカニズムは明らかになっていない。報告者らはT. pyriformisの走流性に対し、マイクロ流路内と圧力制御ポンプを用いてせん断流れを制御した実験を実施した。結果、細胞はあるせん断力以下で正の走流性を示し、壁面付近を流れに逆らってスライド運動していることを確認した。前述の繊毛虫スライド運動モデルにせん断流れを与えて遊泳運動を計算したところ、実験結果と同様の壁面上を流れに逆らうスライド運動を再現できた。走流性を示すせん断力の閾値も実験と計算でよく一致し、繊毛虫の正の走流性もスライド運動に必要な推進力非対称性、細胞の形状だけで説明可能であることを示した。また、本年度はドイツのマックスプランク陸生微生物学研究所に長期滞在し、研究活動を行った。本研究計画を実施することで身に着けた流体工学の知見と微生物を扱う実験・画像解析技術を生かし、せん断流れ下におけるバクテリアの定量実験を実施した。

This year, compared with the previous year, the reporter has clearly identified the general nature of the disease. In the case of Tetrahymena pyriformis, the asymmetry of propulsion force and the ratio of cell shape to body shape may be explained. In addition, the measurement of the movement of the Paramecium caudatum, the measurement of the flow field around the cell, and the identification of the asymmetry of the propulsion force were also carried out. In addition, the calculation of the number of thrust forces is asymmetrical, the shape of the axis is asymmetrical, the phase of the motion is symmetrical, and the range of the motion is symmetrical. The second time, the current situation, the current situation, the current situation. The caterpillars are stable in nature, their survival rate is high, their external flow rate is low, their flow rate is high, their flow rate is high, and their flow rate is low. Reporter: T. Pyriformis flow control system The results show that the positive flow behavior of the cell is below the breaking force, and the reverse flow behavior of the cell is confirmed. The above mentioned caterpillars 'movements are calculated according to the flow direction and the swimming movement is calculated according to the flow direction and the swimming movement is calculated according to the flow direction. The threshold value of flow behavior is calculated consistently, the necessary propulsion force is asymmetric, and the shape of the cell is explained differently. This year, the Institute of Terrestrial Microbiology continued its research activities. This research project aims to implement the knowledge of fluid engineering, microbial analysis and quantitative analysis technology.