生体運動マシナリー図鑑

計算機バクテリア

2015年09月28日|可視化装置,

技術名

計算モデル

特徴

コンピュータの中のみ出現する。人工生物。

説明

固体表面上を滑走する棒状のバクテリア(フラボバクテリア・ジョンソニエ)の前後運動を再現する計算モデル。多数の接着物質が菌体表面上を閉じた左巻きらせんのレールにそって流れており、それが牽引力となって菌体は推進する。(ビデオ1)。接着タンパクの対向流れは、ちょうど綱引き合戦に似ている。綱引きの勝敗が決するときのように、ゆらぎによって菌体は一斉に前後のどちらかに雪崩をうって動き出す(ビデオ2)。実際の細菌は、このメカニズムに少しだけバイアスをかけることによって、進行方向を巧妙に制御しているのかもしれない。

原理

顕微鏡観測から判明したバクテリアの構造をもとに、力学、統計力学、運動学(幾何学)などをつかって数理モデルをつくっています。おおもとのアイデアはHuxleyの筋肉の滑り運動にも似ています。コンピュータを使って、このモデルにしたがう時間発展をシミュレーションします。

メモ

出現場所:この「計算機バクテリア」は、コンピュータの中のみ出現する。モデルのパラメータ値が不適切であったり、計算間違いをしたりすると、うまく動かない。でも、調節すべきパラメータはたったひとつだけ。かなり優秀なモデル。エネルギー源はAC電源。はたして、このモデルが提唱する滑走メカニズムは、コンピュータの外の自然界でも機能しているのであろうか。

(立命館大学 和田浩史)

ビデオ

・ビデオ1

青い蛍光が動く動画
ーー>「SprBの内部運動のようす」

・ビデオ2

棒が動き回っている動画
ーー>「菌体の重心運動のようす」

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