２つの発振源からの波の干渉による繊毛メタクロナールウェーブ伝播方向の制御

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繊毛は単細胞生物から高等動物の胚、気管上皮、卵管等にまで普遍的に存在する重要な運動器官、感覚器官である。 個々の繊毛の前後非対称な屈曲により一方向性の水流が生じ、単細胞生物ならば遊泳し、気管では異物を排出、卵管では卵子を子宮に運搬する。繊毛は1本1本が独立に運動しているにも関わらず、隣接した繊毛は一定の位相の差を保って屈曲している。このため屈曲は、ちょうどスタジアムで人が作り出すいわゆるウェーブのように伝播する。この伝播する屈曲の波はメタクロナールウェーブと呼ばれる。 ゾウリムシ体表を伝播するメタクロナールウェーブの方向は、外液の粘性に依存して変化する。この事実は、まるでメタクロナールウェーブに発振源が存在し、それが外液の粘性に依 存して移動することを示唆している。しかし、ゾウリムシの体表に発振源となる構造が存在するとしても、それが移動するとは考えにくく、繊毛のメタクロナールウェーブの伝播方向決定メカニズムは現在も不明である。研究代表者は、もし発振源が2つあれば、発信源が移動しなくても、双方からの波同士の干渉で伝播 方向が制御可能ではないかと着想した。応募者はゾウリムシのメタクロナールウェーブが細胞前端と口部という2つの発振源からの波の干渉によって生じると推察し、本研究ではこの仮説を実証することを目指している。 この仮説を実証するために、前年度、2次元平面でメタクロナールウェーブを観察可能なゾウリムシの表層シートを作成し、細胞前端部と細胞後部という２つの箇所からの波の発振を観察した。今年度はそれらから発せられる波の干渉、発生中心の移動の様子を観察した。