Physics and economics for microbial ecology and cellular metabolism

微生物生态学和细胞代谢的物理学和经济学

基本信息

批准号：
22KJ0698
负责人：
山岸純平
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0698/
关键词：
生態系代謝系

项目摘要

2021年度は、リモートワーク（自宅での作業、オンラインでの議論や発表）を主として、2つのテーマについての研究活動を進めた。いずれにおいても、数値計算では主にC/C++、Python、Mathematicaなどを使用し、研究(II)では代謝系のデータベースなども参照した。・研究(I)「微生物生態系の構造や安定性についての力学系理論および統計物理学の視点からの研究」英語論文や日本語の依頼記事が出版され、国際学会でのオンライン口頭発表を行った。また、微生物生態系の定常状態における摂動応答の理論の構築にも取り組み、得られた結果を取りまとめて日本物理学会での口頭発表を行った。これは、「化学反応-細胞-生態系」という3階層のダイナミクスからなる力学系モデルに対して線形安定性解析(Jacobi行列の解析)や主成分分析などを数値的および解析的に適用することで、生態系における複数細胞種の共存や適応・進化の帰結としてその定常状態が有する構造や生態系全体の摂動応答と各細胞の摂動応答との関係を明らかにするための研究である。・研究(II)「細胞内代謝系の制御について経済学および熱力学の視点から」細胞の代謝制御をミクロ経済学の立場から捉える「代謝経済学」と名付けた新規な理論についての英語論文が出版された。また、その理論を一般化するとともに、解析計算から得られた「質的に異なる摂動応答について、任意の代謝反応ネットワークにおいて普遍的に成り立つ関係式」の有効性を大自由度の代謝反応ネットワーク（E. Coli Coreモデル）の数値計算を通して確かめた。得られた結果について日本物理学会などでの口頭発表を行い、英語論文の執筆を行った。

2021年，我们对两个主题进行了研究活动，主要是远程工作（在家中工作，在线讨论和演示文稿）。在这两种情况下，C/C ++，Python，Mathematica等主要用于数值计算，在研究（II）中，我们还提到了代谢系统的数据库。研究（i）“从机械系统理论和统计物理学的研究有关微生物生态系统的结构和稳定性的研究”，一份英语论文和日语订阅，并在国际会议上进行了在线口头陈述。他还致力于在微生物生态系统的稳态中建立扰动反应理论，汇总了获得的结果并在日本物理学会进行口头介绍。这是一项研究，旨在阐明每个细胞在稳态下的关系与扰动响应之间的关系以及整个生态系统的扰动响应，这是由于生态系统中多个细胞类型的共存，适应和进化的结果，通过应用线性稳定性分析（分析）数字分析，并分析了对雅各布的构图分析，并分析了对jacobi Matrix的数字分析，并分析了对jacobi Matrix的分析。动力学称为“化学反应细胞生态系统”。研究（ii）“从经济学和热力学的角度来看，对细胞内代谢系统的调节”一篇关于新颖理论“代谢经济学”的英语文章，该文章从微观经济学的角度看待细胞代谢控制。此外，该理论被普遍化，并且“通过分析计算中的定性不同扰动反应在任何代谢反应网络中普遍持有的关系的有效性”通过具有较大自由度的代谢反应网络的数值计算得出了从分析计算中获得的（大肠杆菌核心模型）。结果获得了，并在日本物理学会和其他地方口头呈现，并撰写了英文论文。