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

通过来自两个振荡源的波的干涉控制睫状超克隆波传播方向

基本信息

批准号：
21K19228
负责人：
岩楯好昭
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19228/
关键词：
細胞運動ゾウリムシメタクロナールウェーブ繊毛

项目摘要

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。

纤毛是普遍存在的重要运动器官，从单细胞生物到高等动物的胚胎，气管上皮，输卵管等。单个纤毛的不对称屈曲产生了单向水流，在单细胞的游泳中，在气管中排出异物，并在输卵管中将鸡蛋带入子宫。尽管每个纤毛均独立移动，但邻近的纤毛弯曲，同时保持恒定的相位差。因此，屈曲就像人类在体育场中产生的波浪一样。这种传播的弯曲波被称为过渡波。通过甲状腺体表面传播的基质波的方向取决于外部液体的粘度。这一事实表明，在过渡波中存在振荡源，该振荡源取决于外部流体的粘度。但是，即使存在一个在甲苯甲部表面上充当振荡源的结构，也不太可能移动，并且确定纤毛元元波传播方向的机制仍然未知。研究人员认为，如果有两个振荡来源，即使来源不移动，也可以通过两侧的波之间的干扰来控制传播方向。申请人推测，甲虫的高速公路波是由两个振荡来源的波的干扰引起的：细胞和口腔的前端和嘴，这项研究旨在证明这一假设。为了证明这一假设，我们创建了一张Paramecnee表面，该表允许在上一年以二维平面观察到元波，并观察到来自两个位置的波的振荡，即细胞的前端和后孔。今年，我们观察到从这些波浪中发出的波浪的干扰以及发生中心的运动。