種間および種内の協力進化をとらえる新しい理論的アプローチ

申請書内で言及されている研究目的・内容[２]の研究に関し、一対二の場合に拡張した。植物と菌それぞれの炭素とリンの動態を記述し、最適な資源配分についてポントリャーギンの最大原理に従い、全体の適応度を最大にするような分配割合を求めた。取り込んだ資源の最適な資源配分は「全てを与える」、「一部を与える」、「全く与えない」の３つの戦略の組み合わせであることを示したが、これはUchinomiya&Iwasa(2015)の結果も特殊な場合として含むものである。次に、取り込んだ資源の一部を与える場合についてより詳細な解析を行った。制御理論における得意制御の解析を用い、成長はコブ-ダグラス型の生産関数に従うと仮定し、一対二の場合の配分量が一対一に比べてどのように変わるかを調べた。植物が一個体、菌が二個体で、二つの菌の性質が全く同じ場合を例としてあげると、植物は相手にあまり資源を渡さなくても多くの資源をもらうことができるが、それぞれの菌が植物からもらう資源量が低下する。また、それぞれの菌で資源の獲得能力に差があるとすると、植物は資源の獲得能力の高い菌に対して配分を低下させることが示された。共同研究である、造血幹細胞の増殖実験に関する数理モデルの研究がJournal of Theoretical Biologyに掲載された。造血幹細胞を３つのタイプに分類し、その増殖を連立微分方程式で記述し、実験の状況をシミュレーション上で再現した。実験では観察対象となる細胞(test cell)とマウスの生存に必要な細胞(competitor cells)を同時にマウスに移植するが、competitor cellsに幹細胞がどれだけ含まれているかは計測できない。数理モデルを用いることで、test cellの性質だけでなく、competitor cellsに含まれる幹細胞の性質によって、実験結果が大きく変わることが示された。

申請書内で言及されている研究目的・内容[２]の研究に関し、一対二の場合に拡張した。植物と菌それぞれの炭素とリンの動態を記述し、最適な資源配分についてポントリャーギンの最大原理に従い、全体の適応度を最大にするような分配割合を求めた。取り込んだ資源の最適な資源配分は「全てを与える」、「一部を与える」、「全く与えない」の３つの戦略の組み合わせであることを示したが、これはUchinomiya&Iwasa(2015)の結果も特殊な場合として含むものである。次に、取り込んだ資源の一部を与える場合についてより詳細な解析を行った。制御理論における得意制御の解析を用い、成長はコブ-ダグラス型の生産関数に従うと仮定し、一対二の場合の配分量が一対一に比べてどのように変わるかを調べた。植物が一個体、菌が二個体で、二つの菌の性質が全く同じ場合を例としてあげると、植物は相手にあまり資源を渡さなくても多くの資源をもらうことができるが、それぞれの菌が植物からもらう資源量が低下する。また、それぞれの菌で資源の獲得能力に差があるとすると、植物は資源の獲得能力の高い菌に対して配分を低下させることが示された。共同研究である、造血幹細胞の増殖実験に関する数理モデルの研究がJournal of Theoretical Biologyに掲載された。造血幹細胞を３つのタイプに分類し、その増殖を連立微分方程式で記述し、実験の状況をシミュレーション上で再現した。実験では観察対象となる細胞(test cell)とマウスの生存に必要な細胞(competitor cells)を同時にマウスに移植するが、competitor cellsに幹細胞がどれだけ含まれているかは計測できない。数理モデルを用いることで、test cellの性質だけでなく、competitor cellsに含まれる幹細胞の性質によって、実験結果が大きく変わることが示された。