hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
群作用を持つ多様体の組合せ的不変量の構成

本研究の目標はトーラスが作用する空間の不変量を調べたり、具体的に構成することであった。2018年度はこの研究に関連する以下の結果を得た。KAISTのJongbaek Song氏とXi'an Jiaotong-Liverpool大のAlastair Darby氏と共同で、トーラスオービフォールドの同変コホモロジーの環構造を、GKM理論を応用して決定することができた。その結果をまとめて現在査読付きの雑誌に投稿中である。この研究で得た結果は二つの国際会議『Glances at Manifolds 2018』と『第45回変換群論シンポジウム』で講演した。また、この研究の過程で、不動点が二つだけのトーラスオービフォールドに関してもいろいろと結果を得ることができた。例えば、不動点が二つの場合のトーラスオービフォールドの位相型等を決定することができた。それらの結果は、昨年度講演した国際会議『EACAT2017』の査読付きのプロシーディングスに掲載された。KAISTのEunjeong Lee氏とDongYoup Suh氏に加え九州大学の鍛冶静雄氏と共に、flag Bott towerの研究を進めた。flag Bott towerはトーリック程大きくはないが豊富なトーラス作用を持つ空間として定義することができる。特にflag Bott towerの定義をより一般のLie型の場合に拡張し、その同変コホモロジー環の具体的な記述を得た。論文は2019年度の始めに完成し査読付きの雑誌に投稿中である。また、2018年度まで修士課程の学生だった行藤綾杜氏とともにGKMグラフのGale dualを定義しその性質に関して研究した。この研究は岡山理科大の松村朝雄氏との共同研究に引き継がれ現在鋭意研究中である。2018年度から2019年度初めにかけて、論文を3本投稿することができた。うち1本は国際会議のプロシーディングスに掲載された。また、本研究を始める動機の一つとなったGKMグラフのラベルの拡張に関する論文が査読付きの雑誌に掲載された。2018年度から始まった研究も現在順調に進行している。どの研究もトーラス作用の拡張問題にかかわるものである。2019年度は特に、2018年度に院生と定義したGKMグラフのGale dualに関する研究を進めたいと考えている。この研究はGKM多様体上へのトーラス作用の拡張作用の研究に直接かかわってくる研究で、本研究課題の目標を遂行するためにも理解が必要不可欠と考えている。この研究では、修士論文発表会の際に岡山理科大の松村朝雄氏が過去に導入したアイデアが使えるかもしれないとの助言があり、現在共同で研究が進行中である。共同研究を通して、本研究課題の目標であった、GKMグラフのラベルの拡張に関する不変量の新しい解釈ができると期待できる。また、2019年度末の2020年3月にはカナダのFields Instituteでトーリックトポロジーに関する国際会議で講演する予定である。GKMグラフのGaledualに関する研究は、その会議の講演に間に合わせたいと考えている。会議開催中に、トロント大のYale Karshon教授との進行中の共同研究も進めたいと思っている。他に、11月に松村朝雄氏と大阪市立大学の枡田幹也氏とともに、トーリックトポロジーの国際会議を開催する予定である。国内外から様々な研究者を招待する予定なので、その際に他の研究者達とも情報交換を行いたいと思っている。平成29年度は, KAISTの共同研究者達(E.Lee, J.Song, D.Y.Suh)と旗Bott多様体という多様体のクラスを定義してそれに関する性質について研究した.執筆した論文はarXivに投稿した(arXiv:1708.02082).旗Bott多様体は旗多様体のバンドルのタワーの構造を持ち,複雑性が1よりも大きなトーラス作用を持つものである.論文では旗Bott多様体がGKM多様体の構造を持つことを示し,そのGKMグラフを具体的に計算した.また,旗Bott多様体には代数的なトーラス(非コンパクトリー群)の作用が入ることがわかるが,その軌道の閉包(orbit closure)を取るとトーリック多様体になる.論文ではどのようなトーリック多様体が現れるかについても特別な場合に関して考察した.このような研究は代数幾何等の他分野ではspherical variety等の研究として広く行われてきた研究ではあるが,トポロジーの立場から行うのは我々の研究が初めてではないかと思われる.『orbit closureはどのようになるか?』という問題は他の多様体のクラスに対しても考えることができるので,独立した問題として面白いものではないかと思われる.また,年度末に複雑性1のGKM多様体が拡張作用を持つ場合の分類を進め,分類に関してはほぼ半分くらい終了した.現在までの研究をまとめると,複雑性1のGKM多様体が拡張作用を持つ場合はほぼhomogeneousな複雑性1の多様体上のトーラス多様体バンドルの形をしていることが分かる.個人的には全ての場合がそうではないかと予想している.得られた結果を大阪市立大学で行われた国際会議『Toric Topology 2017 in Osaka』で講演した.旗Bott多様体の研究は研究計画には書いていない研究ではあるが, GKM多様体やGKMグラフに関する理解を深めることができた.例えば, GKMグラフを計算することは難しいこととは認識していなかったのだが,この研究を通して一般にはそれほど易しいとは限らないことが分かった.

また,複雑性1のトーラス作用を持つGKM多様体の分類が少しだけ進んだ.以上のことから現在までに研究は順調に進んでいると結論ずけた.本研究の目標はトーラスが作用する空間の不変量を調べたり、具体的に構成することであった。2018年度はこの研究に関連する以下の結果を得た。KAISTのJongbaek Song氏とXi'an Jiaotong-Liverpool大のAlastair Darby氏と共同で、トーラスオービフォールドの同変コホモロジーの環構造を、GKM理論を応用して決定することができた。その結果をまとめて現在査読付きの雑誌に投稿中である。この研究で得た結果は二つの国際会議『Glances at Manifolds 2018』と『第45回変換群論シンポジウム』で講演した。また、この研究の過程で、不動点が二つだけのトーラスオービフォールドに関してもいろいろと結果を得ることができた。例えば、不動点が二つの場合のトーラスオービフォールドの位相型等を決定することができた。それらの結果は、昨年度講演した国際会議『EACAT2017』の査読付きのプロシーディングスに掲載された。KAISTのEunjeong Lee氏とDongYoup Suh氏に加え九州大学の鍛冶静雄氏と共に、flag Bott towerの研究を進めた。flag Bott towerはトーリック程大きくはないが豊富なトーラス作用を持つ空間として定義することができる。特にflag Bott towerの定義をより一般のLie型の場合に拡張し、その同変コホモロジー環の具体的な記述を得た。論文は2019年度の始めに完成し査読付きの雑誌に投稿中である。また、2018年度まで修士課程の学生だった行藤綾杜氏とともにGKMグラフのGale dualを定義しその性質に関して研究した。この研究は岡山理科大の松村朝雄氏との共同研究に引き継がれ現在鋭意研究中である。2018年度から2019年度初めにかけて、論文を3本投稿することができた。うち1本は国際会議のプロシーディングスに掲載された。また、本研究を始める動機の一つとなったGKMグラフのラベルの拡張に関する論文が査読付きの雑誌に掲載された。2018年度から始まった研究も現在順調に進行している。どの研究もトーラス作用の拡張問題にかかわるものである。今後は,複雑性1のトーラス作用を持つGKM多様体へ不変量を定義することを目標にしながら,関係のありそうな他の研究も進めていきたいと思う.例えば,韓国とイギリスの共同研究者達とtorus orbifoldの同変コホモロジーの研究が現在進んでいる.この研究を進める中で, orbifoldを扱うためには今まで定義されていたグラフ同変コホモロジーの定義を少し変える必要があることが分かってきた.これは,今後定義されるであろう不変量を定義する際も役に立つ研究になっていくと思われる.2019年度は特に、2018年度に院生と定義したGKMグラフのGale dualに関する研究を進めたいと考えている。この研究はGKM多様体上へのトーラス作用の拡張作用の研究に直接かかわってくる研究で、本研究課題の目標を遂行するためにも理解が必要不可欠と考えている。
貝形虫類(甲殻類)の背甲構造の形成と進化

現生貝形虫類8上科23科35属45種について,TEM観察を主体として背甲の超微細構造を網羅的に記載し,その形態形成のメカニズムについて理解を深めた.種多様性の高いPodocopida内ではクチクラ構造の多様化が顕著で,科・属内において高い構造的多様性を持つことが示唆された.これに対して,表皮細胞の構造は目レベルにおいて非常に安定していた.この成果は今年度6月に,日本動物分類学会にてポスター発表された.さらに,貝形虫の背甲縁辺部,特に蝶番部に着目して網羅的な超微細構造の記載を行い,且つその発生に伴う形成過程を追跡した.蝶番部はこれまで独立した特殊な構造であると認識される傾向にあったが,本研究から,蝶番部の形態もクチクラ層の変形として理解可能とした.この成果は,今年度5月にHydrobiologia誌に受理され,印刷中である.蝶番部の網羅的な構造記載は,蝶番構造の分類に用いる新しい概念をも確立し,化石記録との照合から貝形虫類の蝶番構造の進化経路を提示した.この成果は,今年度10月にBiological Journal of the Linnean Society誌に受理され,印刷中である.また,本研究では蝶番の発生学的な観察を行い,左右のhingementは同時に形成されるのではなく,片方のhingementが先行して形成され,後に形成されるものに対して鋳型の様な役割を果たすということを証明した.この成果は,今年度1月にJournal of Morphology誌に受理され,印刷中である.さらに,これまで形態的に保守性の高い形質であるとされてきたhingementが,環境要因によって形態変異を生じる可能性を実験生物学的に検証した.その結果,塩濃度を低下させた飼育条件の個体でのみ,hingementが著しく未発達の状態であることが確認され,上述の発生学的な観察と照らし合わせることで,塩濃度の低下によって引き起こされたのは「石灰化の弱化」ではなく「石灰化の遅延」であると結論づけることができた.この成果は今年度6月に,日本古生物学会2006年年会にてポスター発表され,日本古生物学会ポスター賞を受賞した.現生貝形虫類8上科23科35属45種について,TEM観察を主体として背甲の超微細構造を網羅的に記載し,その形態形成のメカニズムについて理解を深めた.種多様性の高いPodocopida内ではクチクラ構造の多様化が顕著で,科・属内において高い構造的多様性を持つことが示唆された.これに対して,表皮細胞の構造は目レベルにおいて非常に安定していた.また,貝形虫は2つの表皮細胞層(外側と内側)を持つが,両者はオルガネラの構成に明瞭な違いが見られた.これは機能的分化を示す証拠であり,貝形虫の背甲が外側表皮細胞による石灰化機構の発達と,内側表皮細胞による呼吸の効率化や浸透圧調整機構を,同時に達成したことを説明するものである.さらに,貝形虫の背甲縁辺部,特に蝶番部に着目して網羅的な超微細構造の記載を行い,且つその発生に伴う形成過程を追跡した.蝶番部はこれまで独立した特殊な構造であると認識される傾向にあったが、本研究から,蝶番部の形態も背甲クチクラ層の変形として理解可能とした.蝶番部の網羅的な構造記載は,蝶番構造の分類に用いる新しい概念をも確立した.この新しい概念を適用することで,これまで単純な形態ゆえに複数の系統を跨いで多くの分類群で認識されていた"adont"型の蝶番は,構造的に多様化していることが明らかになった.同時に,派生的分類群であるCytheroideaのhingementの多様化は,ligamentとhingementの発達領域を独立させ,その構造的可塑性を発揮した結果であることを説明した.さらに化石記録との照合から,貝形虫類の蝶番構造の進化経路を提示した.また,本研究では蝶番の発生学的な観察を行った.左右のhingementは同時に形成されるのではなく,片方のhingementが先行して形成され,後に形成されるものに対して鋳型の様な役割を果たすということを証明した.この成果によって,これまで高次分類に重宝されつつも全く解明されていなかった蝶番構造の形成過程を解明し,その形態形成モデルを初めて提案した.現生貝形虫類8上科23科35属45種について,TEM観察を主体として背甲の超微細構造を網羅的に記載し,その形態形成のメカニズムについて理解を深めた.種多様性の高いPodocopida内ではクチクラ構造の多様化が顕著で,科・属内において高い構造的多様性を持つことが示唆された.これに対して,表皮細胞の構造は目レベルにおいて非常に安定していた.この成果は今年度6月に,日本動物分類学会にてポスター発表された.さらに,貝形虫の背甲縁辺部,特に蝶番部に着目して網羅的な超微細構造の記載を行い,且つその発生に伴う形成過程を追跡した.蝶番部はこれまで独立した特殊な構造であると認識される傾向にあったが,本研究から,蝶番部の形態もクチクラ層の変形として理解可能とした.この成果は,今年度5月にHydrobiologia誌に受理され,印刷中である.蝶番部の網羅的な構造記載は,蝶番構造の分類に用いる新しい概念をも確立し,化石記録との照合から貝形虫類の蝶番構造の進化経路を提示した.この成果は,今年度10月にBiological Journal of the Linnean Society誌に受理され,

印刷中である.また,本研究では蝶番の発生学的な観察を行い,左右のhingementは同時に形成されるのではなく,片方のhingementが先行して形成され,後に形成されるものに対して鋳型の様な役割を果たすということを証明した.この成果は,今年度1月にJournal of Morphology誌に受理され,印刷中である.さらに,これまで形態的に保守性の高い形質であるとされてきたhingementが,環境要因によって形態変異を生じる可能性を実験生物学的に検証した.その結果,塩濃度を低下させた飼育条件の個体でのみ,hingementが著しく未発達の状態であることが確認され,上述の発生学的な観察と照らし合わせることで,塩濃度の低下によって引き起こされたのは「石灰化の弱化」ではなく「石灰化の遅延」であると結論づけることができた.この成果は今年度6月に,日本古生物学会2006年年会にてポスター発表され,日本古生物学会ポスター賞を受賞した.
オガサワラオオコウモリの無限分裂細胞の作製とウィルス増殖評価系としての利用

オガサワラオオコウモリの初代培養細胞へレトロウィルスを用いて変異型CDK4、サイクリンD、テロメラーゼ逆転写酵素(TERT)を導入することによって無限分裂を行った。驚いたことにレンチウィルスにて当初は遺伝子導入を行ったが、レンチウィルスでは数パーセント以下の遺伝子導入効率しか得られない結果となった。興味深いことに同じVSV-Gタンパク質を表面に持つレトロウィルスを用いたところ、おおよそ50%程度の遺伝子導入効率を得ることができた。この結果から変異型CDK4およびサイクリンDをポリシストリニックに発現するレトロウィルスを導入した。加えてTERT遺伝子を同じレトロウィルスにて遺伝子導入を行った。結果、G418およびハイグロマイシンの両方に耐性のオガサワラオオコウモリ由来の細胞を得ることができた。この細胞の特徴を明らかにするために、連続的な細胞培養を行った。加えてウェスタンブロットによって導入遺伝子の発現を検出した。さらに染色体解析によって遺伝子導入した細胞の染色体状態を調べた。初代培養細胞は細胞継代を行ったところ、約7回の継代操作の後に細胞老化の特徴を示した。一方、変異型CDK4、サイクリンD、TERTを導入したオガサワラオオコウモリの細胞は小型化した細胞形態を維持し、細胞増殖が可能であった。これらの特徴から我々はオガサワラオオコウモリ由来の無限増殖細胞を得たと結論した。現在、これらの結果に関して英文原著論文として投稿中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。オガサワラオオコウモリの初代培養細胞を使用し無限分裂細胞へ変化させるために以下の結果を得た。1)オガサワラオオコウモリの初代培養細胞へ導入するための条件の最適化:オガサワラオオコウモリの初代培養細胞を用いて遺伝子導入するための最適条件を探索した。興味深いことにレンチウィルスでは極めて導入効率が低いがVSV-Gエンペロープを持つレトロウィルスによって効率良く遺伝子導入できることが明らかになった。2)導入遺伝子のタンパク質レベルでの検出:導入した変異型CDK4、サイクリンD遺伝子産物を検出するためにウェスタンブロットにて検出を行った。期待される分子量の部分に特異的シグナルを認め、変異型CDK4とサイクリンD遺伝子が導入されタンパク質へ翻訳されていることを検出した。またPCR法を用いてゲノム中に発現カセットが効率良く導入されていることを検出した。3)テロメラーゼ活性の検出: TERTを導入した後にストレッチPCR法にてテロメア配列を延長する活性、すなわちテロメラーゼ活性を検出した。TERTを導入した細胞では特異的にDNAラダーが検出されテロメア配列を延長する活性が検出された。3)連続パッセージによる無限分裂化の検出:初代培養細胞および遺伝子導入した細胞をSide by Sideに一定数の細胞を同時に播種、1つの細胞でもコンフルエントに達した場合、全ての細胞を剥離し細胞数をカウントし、また一定数の細胞を播種する。この操作を連続的に行うことによって、細胞増殖の速度および継代可能なパッセージ数を明らかにする。現在、連続継代培養を行い無限分裂に至っているか検出中である。研究当初の目標であった遺伝子導入効率の最適化、導入遺伝子産物の検出、テロメラーゼ活性の検出、連続パッセージによる無限分裂の検出までに至っている。進捗状況としておおむね当初の予定通りに進行していると判断した。1)連続パッセージによる無限分裂化の検出:初代培養細胞および遺伝子導入した細胞をSide by Sideに一定数の細胞を同時に播種、1つの細胞でもコンフルエントに達した場合、全ての細胞を剥離し細胞数をカウントし、また一定数の細胞を播種する。細胞老化の指標であるSA(Senescence Associated beta-gal)染色を行い、作成した細胞が無限分裂化への有無を検出する。この操作は時間が必要であるので平成30年度も継続して行う。2)核型解析:初代培養細胞および無限分裂を誘導した細胞を核型解析を行い、オリジナルの核型を維持しているかどうかを明らかにする。

我々の従来の結果では、ハタネズミではゲノム不安定性が検出されたがその他の動物であるサル、ブタ、ウシ、ウミガメ、スイギュウのいずれも染色体異常は検出されていない。変異型CDK4、サイクリンD、TERTを使用した無限分裂誘導方法ではp53遺伝子の機能がそのまま保持され、チェックポイント機能が保存されるため元の核型を維持できると考えられる。20-50分裂体を対象に解析しゲノム不安定性の有無を明らかにする。3)シュードタイプウィルスを用いた増殖試験:得られた無限分裂細胞へシュードタイプウィルスを用いた増殖試験を行う。コウモリ由来の無限分裂細胞を用いてウィルスが増殖することを確認する。同時にヒト由来の細胞とウィルス増殖の比較を行い、細胞における種差の有無を明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
超音波振動による粉粒体-壁面間摩擦低減効果の要因解明

粒子と壁面間の超音波振動による摩擦低減効果に及ぼす要因として,振動エネルギの透過ならびに音響流の影響を明らかにする。振動エネルギ透過の影響度が明らかになることで,音響透過係数,振動板寸法,粒子サイズ,ヤング率,密度による摩擦低減効果差を示すことができる。また,音響流による影響により,粒子サイズや形状の影響を示すことができる。これらの結果より,超音波振動による板上の粒子挙動の高精度制御を行い,混合粒子群からの分離・分級を実現させる目的で行う。
遷移金属含有型転写調節因子による遺伝子発現調節機構に関する研究

紅色非硫黄光合成細菌Rhodospirillum rubrumに含まれる転写調節因子CooAが、COを生理的なエフェクターとし、COセンサーとして機能するプロトヘムを補欠分子族として有する、これまでに例のない、新規な転写調節因子であることを見出した。遺伝子工学的手法による変異体の調製、およびそれらの各種分光学的測定を行なうことにより、CooA中のヘムの配位構造(酸化型、還元型、CO結合型、いずれの状態においても、6配位構造を取っている。酸化型ではCys^<75>とペプチド主鎖由来の酸素原子が、還元型ではHis^<77>とペプチド主鎖由来の酸素原子が、CO結合型ではHis^<77>とCOが、それぞれヘムの軸配位子として機能している)を明らかにした。ヘムの酸化状態変化にともない、ヘム軸配位子の交換反応が進行することを、CooAの電気化学的酸化還元滴定からも明らかにした。また、in vivoにおけるCooA活性測定系を構築し、CO結合型CooAのみが、転写活性化因子としての活性を有していることを明らかにした。COによるCooA活性化は、CO結合型CooA生成の際に、二つの軸配位子の内の一方がCOと置換されることにより誘起される、ヘム近傍のコンフォメーション変化により引き起こされることが分かった。さらに、CooAと標的DNAとの特異的結合に関与するアミノ酸残基、およびプロモーター上の塩基対を明らかにし、CooAによる転写活性化機構についても考察を行なった。
カイコを用いた生命理解の教材化

高校で実施できる実験として「カイコ幼虫の消化液に含まれるアミラーゼとプロテアーゼ活性の半定量的簡易検出法」を開発し、続けて、「手動ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)によるカイコの雌雄判別」を開発した。いずれも高校生を対象として検証授業を行った。その結果、高校生がカイコ幼虫の消化液の半定量的簡易検出をできることが検証された。さらに、手動PCRによるカイコの雌雄判別も実行できた。高校生は、この実験を通して、PCRの理解を深めることができた。当該研究は3つの教材開発課題から構成されている。1.教材開発1(分子レベルからのアプローチ):1カイコ消化液に存在するアミラーゼとプロテアーゼ活性を半定量的に検出できる方法を開発した。基質(可溶性デンプンまたはカゼイン)を含む1%寒天ゲルプレートを作成し、粗酵素液(20 μL)を吸収した濾紙円盤(6 mm)をゲル上に置いて酵素反応をさせ、可視的に活性を検出した。消化液アミラーゼやプロテアーゼのみならず、微生物、発芽種子、胃腸薬、ヒト唾液に含まれるアミラーゼ、微生物、衣料用洗剤、パイナップル・キウイフルーツ果肉、キノコに含まれるプロテアーゼも検出でき、教育現場で容易に実施できる半定量的酵素検出法を確立した。25齢カイコ幼虫の後部絹糸線からDNAを抽出する方法を確立した。塩濃度処理による分画精製法であり、危険な試薬類や特別な機器類を使用することなく、容易に抽出できることを確認した。2.教材開発2(個体レベルからのアプローチ):カイコを周年飼育するために、全齢無菌人工飼料育法を導入した。殺菌したスチロール箱(L,22 X W,16 X H,4 cm)に150g無菌人工飼料を敷き、14齢と4齢幼虫期に1回餌替えをし、5齢幼虫期には2回餌替えをすることにより、繭形成・蛹まで飼育することが出来た。なお、今年度に計画していたメンデル遺伝の検証交配については、交配親について検討した。3.教材開発3(集団レベルからのアプローチ):人工飼料で発育させた均一な4齢幼虫を異なる個体密度(1区:3頭/箱、2区:10頭/箱、3区:25頭/箱)で飼育し、5齢後期における各区の平均個体体重を比較した。その結果、1区に比べて2区と3区では有意に体重が30%程度減少していた。繭形成率は、1区と2区では100%であるのに対して、3区では56%に留まった。また、2区での平均繭重は1区よりも35%減少していた。昨年度開発した「カイコ幼虫の消化液に含まれるアミラーゼとプロテアーゼ活性の半定量的簡易検出法」が高校生で実施可能であるか検証を行った。高校2年生5名を対象とし、講義と実験を行った。講義では、mRNAを基にした消化液プロテアーゼをコードするcDNAを作成する方法を解説した。実験では、カイコ幼虫から、電気ショックにより消化液を採取し、pH試験紙によりアルカリであることを確認させた。カイコ幼虫の消化液だけでなく、キノコ、花、麹菌、衣料用洗剤、胃腸薬なども用いて、各サンプルの粗酵素のアミラーゼ、プロテーゼ活性を測定させた。その結果、生徒たちは、良好な実験結果を得ることができ、コドン表の読み方も理解できた。続けて、「手動ポリメラーゼ連鎖反応法によるカイコの雌雄判別」を開発した。カイコのW染色体(♀)を特異的に同定できる11のRAPD(増幅断片多型DNA)マーカーの中からW-Yukemuri-SとW-Bonsaiに着目し、サーマルサーキュラーを用いてPCR法による増幅条件を決定した。カイコ後部絹糸腺からDNAを分離し、鋳型とした。決定した反応条件は、92-96°C30秒間、55-60°Cで30秒間、68-73°Cで1分間、30サイクルである。手動PCRは、3タイプの水槽(1)ホットプレート付きスターラー(2)スターラーに置いた温度制御器つき恒温水槽(3)温度制御器と噴流ポンプ式攪拌機を備えた恒温水槽を用いた。これら水槽にサンプルを順次浮かべる操作を30回繰り返した。その結果、サーマルサーキュラーと同様な結果を得ることができた。このことから、手動PCRを用いてカイコの雌雄判別ができることが明らかとなった。手動PCRは、高校生にPCRの原理を理解させることに有効であることが期待される。昨年度に引き続き「手動ポリメラーゼ連鎖反応法によるカイコの雌雄判別」の開発、改良と行った。(1)DNA抽出と鋳型DNA量-カイコ後部絹糸腺からDNAをうまく分離でき、そのDNAを反応液あたり2.5 ng以上/μLを加えて、鋳型とした。(2)反応の繰り返し回数と反応温度の範囲-反応温度は、92-96°C30秒間、56-61°Cで30秒間、68-73°Cで1分間であり、この温度サイクルを30回繰り返した。これらの条件下でのPCR産物をアガロース電気泳動で分離すると、単一の雌特異的マーカーバンドが現れた。手動PCRを確立するために、は、3タイプの水槽(1)ホットプレート付きスターラー

(2)スターラーに置いた温度制御器つき恒温水槽(3)温度制御器と噴流ポンプ式攪拌機を備えた恒温水槽を用いた。これらの水槽の温度は、設定温度の1.5 °C以内の範囲で制御することができた。これらの水槽にサンプルを順次浮かべる操作を30回繰り返した。その結果、サーマルサーキュラー機器を用いたPCRと全く同じ増幅産物が得られ、雌特異的マーカーである。W-Yukemuri-SとW-Bonsaiが単一バンドとして検出された。このことから、手動PCRを用いてカイコの雌雄判別ができることが明らかとなった。この「手動ポリメラーゼ連鎖反応法によるカイコの雌雄判別」が高校生で実施可能であるか検証を行った。高校2年生5名を対象とし、講義と実験を行った。その結果、高校生も同様な結果を得ることができ,内容も理解できていた。以上のことから、今回開発した手動PCRは、高校生にPCRの原理を理解させることに有効であることが期待される。高校で実施できる実験として「カイコ幼虫の消化液に含まれるアミラーゼとプロテアーゼ活性の半定量的簡易検出法」を開発し、続けて、「手動ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)によるカイコの雌雄判別」を開発した。いずれも高校生を対象として検証授業を行った。その結果、高校生がカイコ幼虫の消化液の半定量的簡易検出をできることが検証された。さらに、手動PCRによるカイコの雌雄判別も実行できた。高校生は、この実験を通して、PCRの理解を深めることができた。昨年度開発した「カイコ幼虫の消化液に含まれるアミラーゼとプロテアーゼ活性の半定量的簡易検出法」が高校2年生で実施可能であるか検証し、高校生が実施可能であり、理解できることから本方法は、有効であることが実証された。カイコのW染色体(♀)を特異的に同定できる11のRAPD(増幅断片多型DNA)マーカーの中からW-Yukemuri-SとW-Bonsai、3タイプの水槽(1)ホットプレート付きスターラー(2)スターラーに置いた温度制御器つき恒温水槽(3)温度制御器と噴流ポンプ式攪拌機を備えた恒温水槽をを用いて「手動ポリメラーゼ連鎖反応法によるカイコの雌雄判別」を開発することができた。理科教育1.「手動ポリメラーゼ連鎖反応法によるカイコの雌雄判別」が高校生にとって有効であるか試行的授業を行い、検証する。手動ポリメラーゼ連鎖反応法の原理を説明するワークシートを開発する。2.選択した系統を用いて、メンデル遺伝の検証交配実験を行い、教材としての問題点を抽出する。また、♀成虫から性フェモロン(ボンビコール)を抽出し、誘引行動様式の解析実験をする。抽出ボンビコールとC16脂肪アルコールと比較する予定である。3.3年間の研究のまとめを行い、さらに研究発表を続ける。1.教材開発1:当該課題の中核手法である簡易活性検出法を開発することができた。また、この方法を用いた小規模レベルの試行的授業を実施し、生徒の関心度、受け入れ性を調査した。一方、次年度に計画していたDNA抽出法の検討を前倒しにして実施した。2.教材開発2:人工飼料で飼育する方法を導入した。既にルーチン化することができ、周年に亘り実験材料を計画的に供給できる体制を構築した。この方法を用いて、メンデル遺伝の検証交配を予定していたが、交配親の選択に留まっており、交配結果が得られていない。3.教材開発
プログラミングを対象とした知的教育システムの開発

初心者の誤概念及びそこから形成される不適切なプログラミング知識を修正するための教授法略について考察し、プログラミング知識の形成を支援するための方法を確立することを目指して、知的教育のシステムの基盤技術を統合した知的教育のシステムの構築を試みた。具体的には以下の2点について研究を実施した。1.プロトコル採取実験:プログラムの抽象設計時に参照した知識を明らかにするためにプログラミング初心者と上級者に比較的単純な課題を与え、プログラミング最中のプロトコルを採取した。採取されたプロトコルを対照比較することによって計算機システムに対する初心者及び熟練者の概念的な計算モデルを構築した。構築したモデルは、プログラミング課題を表す課題モデル、概念的計算モデル、プログラミング言語を抽象化した計算モデルの3層からなり、初学者の概念ギャップとして捉えることが可能になっている。2.概念的な計算モデルを用いた知的教育システムの構築:1で得.られた概念的な計算モデルのイメージをベースにしてプログラム理解システムを試作した。概念的な計算モデルを用いてプログラミング初学者が持つ誤概念を捉えることによって、学習の初期の段階で犯しがちなプログラミング上の誤りの原因を適切に捉えることが可能になった。
空中写真を用いたサラワク熱帯雨林の林冠表層構造と生態学機能との関連性評価

研究目的:マレーシアサラワク州のランビル国立公園に1992年に完成した、世界最大級の大面積林木個体群調査区(52ha,500mx1040m方形区)を利用して、空中からのステレオ写真データを用いることにより、林冠構造の広域的な把握を行い、林冠表層構造の数値標高モデル(Digital Elevation Model(DEM))を完成させる。またこの調査区内の林冠表層のDEMデータに対応する地上でのDEMデータを完成し、その両者の差から林冠高を算出し、大面積調査区全体の林冠高DEMデータを完成させる。このデータにより、林冠ギャップの抽出、林冠表層構造の空間的不均一性の解析を行う。完成した林冠表層構造を調査区全域の35万8千本の毎木位置データとの重ねあわせを行い、生態系機能、特にバイオマス量の空間変動との対応を解析する。研究概要:マレーシア連邦サラワク州ランビル国立公園内の大面積林木個体群方形区(52ha)で、林冠表層の数値標高モデル(DEM)データ測定のための、対空標識設置、航空写真撮影を実施した。このための調査で、大久保は林冠表層DEMデータに関する調査を現地で行うため外国旅費を使用した。共同研究者の伊東は地上DEMデータの整備を国内にて行なった。海外共同研究者のLee Hua Seng・Lucy Chong氏は、現地調査の際、サラワク森林局、現地航空写真測量会社と共同で調査を行う際の総合研究企画調整をお願いし、Sylvester Tan氏は現地での直接的なデータ収集指導をお願いした。林冠表層DEMデータは、撮影された航空写真を図化機にかけ、5mごとの方形区の交点ごとの林冠表層DEMデータを作成し、林冠表層面の等値線図を作成した。また、林冠表層DEMデータ作成は、すべて現地測量会社(マレーシア国クアラルンプールのJURKUR PERDUNG社)に業務委託し、そのデータを記録媒体で購入した。その他、国内解析に必要な消耗品を購入した。さらに、完成した数値標高モデル(DEM)データについて、地上高を加味した林冠表層構造の数値標高データを算出し、その空間分布様式を解析した。その後、数値標高データと全立木の座標値、直径、樹種情報を林冠表層構造の数値標高データとオーバーレイさせ、バイオマス量の空間分布と林冠表層の数値標高データとの対応関係を解析した。研究目的マレーシアサラワク州のランビル国立公園に1992年に完成した、世界最大級の大面積林木個体群調査区(52ha,500m×1040m方形区)を利用して、空中からのステレオ写真データを用いることにより、林冠構造の広域的な把握を行い、林冠表層構造の数値標高モデル(Digital Elevation Model(DEM))を完成させる。このデータにより、林冠ギャップの抽出を行い、林冠表層の構造解析を行う準備を行なう。

研究概要マレーシア連邦サラワク州ランビル国立公園内の大面積林木個体群方形区(52ha)で、林冠表層の数値標高モデル(DEM)データ測定のための、対空標識設置、航空写真撮影を実施した。このための調査で、大久保は林冠表層DEMデータに関する調査を現地で行うため外国旅費を使用した。共同研究者の伊東は地上DEMデータの整備を国内にて行なった。海外共同研究者のLee Hua Seng・Lucy Chong氏は、現地調査の際、サラワク森林局、現地航空写真測量会社と共同で調査を行う際の総合研究企画調整をお願いし、Sylvester Tan氏は現地での直接的なデータ収集指導をお願いした。林冠表層DEMデータは、撮影された航空写真を図化機にかけ、5mごとの方形区の交点ごとの林冠表層DEMデータを作成し、林冠表層面の等値線図を作成した。また、林冠表層DEMデータ作成は、すべて現地測量会社(マレーシア国クアラルンプールのJURKUR PERDUNG社)に業務委託し、そのデータを記録媒体で購入した。その他、国内解析に必要な消耗品を購入した。研究目的マレーシアサラワク州のランビル国立公園に1992年に完成した、世界最大級の大面積林木個体群調査区(52ha,500m×1040m方形区)を利用して、空中からのステレオ写真データを用いることにより、林冠構造の広域的な把握を行い、林冠表層構造の数値標高モデル(Digital Elevation Model(DEM))を完成させる。またこの調査区内の林冠表層のDEMデータに対応する地上でのDEMデータを完成し、その両者の差から林冠高を算出し、大面積調査区全体の林冠高DEMデータを完成させる。このデータにより、林冠ギャップの抽出・林冠表層構造の空間的不均一性の解析を行う。完成した林冠表層構造を調査区全域の35万8千本の毎木位置データとの重ねあわせを行い、生態系機能、特にバイオマス量の空間変動との対応を解析する。さらに、完成した数値標高モデル(DEM)データについて、地上高を加味した林冠表層構造の数値標高データを算出し、その空間分布様式を解析した。
メダカ咽頭歯器官培養系を用いた歯の再生実験モデルの確立と幹細胞の探索

本研究は常時脱落と交換を繰り返すメダカ咽頭歯を用いた歯の再生実験モデルの確立を目的に計画されたものであり、咽頭歯骨部の構造基盤と歯の発生・発達・交換の全容を初めて光顕、電顕レベルで明らかにした。更に同部の器官培養系を立ち上げて歯胚とその関連細胞の分化・機能維持が可能な培養条件を決定した。本メダカ咽頭歯骨部器官培養系は歯の発生・発達に伴う機能分子の消長とvivoでの確認が困難な咽頭歯脱落・交換のリアルタイム観察が可能であり、歯の再生研究への活用が期待される。小型硬骨魚メダカの咽頭には上下顎それぞれに長さ2-3mmほどの咽頭骨が1対あり、成魚ではそこに併せて1000本以上の歯が植立している。これらが常に新生と交換を繰返していると考えられることから、我々はメダカ咽頭歯骨ユニットは歯の形成と交換の仕組みを探る上での優れたモデルシステムとなり得る可能性が高いと考えている。しかし現在、メダカ咽頭歯の形成過程や脱落、交換の仕組みの詳細は殆んど知られていないのが実情である。そこで我々は、研究初年度に、先ずメダカ咽頭歯とその支持骨の発生と発達の経過を主に形態学的手法で明らかにし、その過程で発現する機能分子の消長を検討することとした。具体的には以下の実験および解析を行なった:1.機能歯と歯胚を含むメダカ咽頭歯骨ユニットの立体構築を、軟X線、マイクロCT、走査電子顕微鏡観察、光顕連続切片の三次元立体復構モデルの作製を行なって解析した。解析はまだ途中の段階であるが、研究2年目の早い段階で立体構築の全容を明らかにすることができる見込みである。2.メダカ咽頭歯の発生から脱落までの過程を光顕、電顕的に観察するとともに、それに同期した咽頭骨、歯足骨の形成と吸収の様相を造骨、破骨細胞の活性と併せて解析を行なった。これまでの解析により、メダカ咽頭歯の歯胚上皮(エナメル器)には、高等脊椎動物とは異なる機能分子が発現していることが確認されている。また、メダカでは全身骨格のうち、活発な骨改造が認められるのは顎骨と咽頭歯骨部のみであること、すなわち歯と歯胚が存在する領域に於いてのみであることが明らかとなり、骨系細胞の分化・機能制御に関わる何らかの因子が歯胚から産生されている可能性があることが示唆された。3.摘出したメダカ咽頭歯骨ユニットの培養条件の検討を開始した。メダカの上咽頭部には左右に伸びる約12条の歯列が前後方向に配置し、下咽頭部では同様に6ないし7条の歯列がある。上顎ではそれぞれの歯列に前後にややずれた2列の機能歯が配列し、下顎はより小型の歯が1列に配列している。今年度、我々はメダカ咽頭歯の形成から脱落までの過程を詳細に検討し、以下のことを明らかにした。1.メダカ咽頭歯の代生歯歯胚は機能歯の後方に粘膜上皮の指上の伸出しとして形成され、口腔粘膜上皮との連絡を維持したまま硬組織形成が進行する。2.硬組織形成の進行とともに歯は口腔側へ移動するが、それに呼応して下方から咽頭骨が造成し、歯胚下方に歯足骨が形成される。3.歯冠エナメロイドが僅かに口腔内へ露出した段階で歯の萌出移動は完了し、歯は歯足骨と線維結合する。下顎歯は結合部が早期に石灰化し、骨性結合を呈する。4.各歯列の機能歯の基部および歯足骨、咽頭骨には常時多数の破骨細胞が局在し、主に吻即から尾側へ向かう骨吸収が進行している。5.吸収され支えを失った歯は口腔内へ脱落するのではなく、歯列前方の結合組織中に埋没して更に吸収を受け、次第に消失する。淡水小型魚であるメダカでは、咽頭歯骨部のリモデリングによるカルシウム調節が活発であるが、メダカにはリモデリングの結果脱落した多数の歯をすべて吸収し、そのミネラルを再利用するシステムが備わっていることが明らかとなった。歯の交換周期の確認と幹細胞特定の試みは現在進行中である。咽頭歯骨部の器官培養系の開発歯胚が発達する咽頭歯骨部は粘膜固有層が疎であり、特に歯胚周囲はリンパ洞が発達しているため物質の拡散性が高く、器官培養に適している。しかし咽頭歯骨部の器官培養試料は口腔への露出部を含むため、前処理として入念な消毒殺菌処置が必要である。あらかじめグリーンFゴールド添加水にて24日間絶食飼育したメダカから咽頭歯骨部を摘出し、ヒポクロ・PBSとファンギゾン・PBSで処理してから培養を開始した。

一部は実体鏡下で機能歯5本分程の厚さにスライスしてからヒポクロ・PBS,とファンギゾン・PBSで処理した。培養液はアスコルビン酸と抗生物質を含む10%FCS加L15とし、26°C空気雰囲気で29日間培養して高成績が得られた。一部試料は培養下でセルウオッチャー^<[○!R]>によるタイムラプスムービーを撮影し、器官培養下における咽頭歯の脱落・交換の様相を観察した。タイムラプス観察により培養2448時間で複数の機能歯が倒壊し、粘膜固有層内へ沈下する様相が確認された。組織像のデータと併せ、本培養結果はメダカ咽頭歯が交換に際して口腔内へ脱落するのではなく、粘膜固有層へ沈埋し破骨細胞によって吸収されることが明らかとなった。培養下における機能歯の新生はまだ確認されていないが、培養試料ではvivoの咽頭歯骨部に特徴的な活発な骨の吸収と形成活動が維持されており、培養下での歯の交換の進行が期待されることから、メダカ咽頭歯骨部器官培養系の有用性が示された。今後は本実験系に基づく培養系の改良を進め、培養下での次世代歯胚の新生と歯の幹細胞の同定、分化誘導因子の特定を目指す。
一九四〇年代文学に見る「中国近代」の隘路

本研究は清末より大きなパラダイム変換を迫られ、学問や教養といった社会を支える「知」のあり方のみならず、結婚・恋愛に至るまで西欧の衝撃を受けた中国において、一九四〇年代には既にその「近代」の歩みそのものが行き詰まっていたことを個々の文学作品によって検証したものである。その結果、中国現代文学において、新と旧の二つの概念は二項対立的構造を成しておらず、特に文化の新しいありようが、必ずしも現代中国の文人・知識人たちのプラスの精神史へ収斂していかなったことを分析・指摘した。本研究の主眼は、一九四〇年代に焦点を絞り、中華人民共和国成立直前の文芸界において、中国の文学者・知識人たちがいかにして「新中国」を志向していったか、或いは志向しなかったか、を探るところにある。これを受けて本年度は、一九四〇年代に限定せず、関連すると思われる研究書・文献の収集を行なった。また、考察・分析を効果的にとり行なうために、これらの研究書・文献に関するデータの整理・統括を行ない、資料集・書誌の作成に取り組んだ。収集した研究書・文献の具体的に資料の精読・考察にも入っているが、その際、個別の作品に関しては、作家が「いつ・いかなる土地で」執筆したものであるかに着眼している。その結果、一九四〇年代に活躍した作家銭鍾書が一九四一年に刊行した散文集『写在人生辺上』収録の散文について、国立西南聯合大学の存在が軽からざるものにとして銭鍾書および当時の多くの作家・知識人に影響を与えている点に着目した。西南聯合大学は抗日戦争という特殊事情によって一九三八年に成立し、四六年には歴史上姿を消している短命の大学であったが、戦争を背景にやむを得ず雲南省昆明に拠点を置きながらも、文学活動の面から言えば、豊かな実りの多く見られた陣地でもあった。銭鍾書の散文「悪魔の夜の銭鍾書先生訪問」には、そうした西南聯合大学における作家・知識人たちの姿や文学活動の様が垣間見られる。「悪魔の夜の銭鍾書先生訪問」については、以上の観点に基づき、銭鍾書の文学面からの考察をも加え、研究論文を一文執筆した。惜しむらくは、銭鍾書がこの散文を発表したとされる新聞『中央日報(昆明版)』に関する調査のために中国を訪れ、北京・中国国家図書館においてマイクロフィルム閲覧を行なったが、当該散文を『中央日報』中には発見できなかったことである。この点に関しては、同時代の他の新聞・雑誌等も視野に入れ、引き続き調査を進めていきたいと考えている。本研究の主眼は、一九四〇年に焦点を絞り、中華人民共和国成立直前の文芸界において、中国の文学者・知識人達がいかにして「新中国」を志向していったか、或いは志向しなかったか、を探るととろにある。昨年度に引き続き、本年度も三九四〇年代に限定せず、関連すると思われる研究書・文献の収集を行なった。また、考察兜分析を効果的にとり行なうために、これらの研究書・文献に関するデータの整理・統括を行ない、資料集・書誌の作成に取り組んだ。収集した研究書・文献については、資料の精読・具体的な考察を行なったが、その際個別の作品に関しては、作家が「いつ・いかなる土地で」執筆したものであるかに着眼している。本年度は、その結果、一九四〇年代に活躍した作家銭鍾書の長篇小説『囲城』に関する論考を執筆した。これは『囲城』の作品論であるが、主人公親子を通して近代中国知識人の実相に迫ったものである。小説の背景となっている一九三〇年代には、科挙を受験した旧式の知識人と、欧米に留学し、最先端の学術・思想を学んだ新式の知識人が存在した訳であるが、『囲城』は旧式の知識人の家父長的な道徳観や狭隘な世界観を批判しているだけでなく、新式の知識人の皮相的な教養のあり方や虚弱且つ浅薄な精神構造をも描き出し、鋭い批判の矛を向けているのである。本論文は、こうした新旧の知識人の描写の中から、著者銭鍾書の中国における「近代」のありようへの批判を読み取れると指摘した。つまり、新旧というわかりやすい二項対立的視点を用いれば、新式の学術・思想はより良いものであったはずだが、皮相的な近代の摂取は旧式な世界観をも凌ぐ精神的腐敗に到ることになり、それはとりもなおさず当の国会が一の省状にっていたことを示すものでもあったのである。この視点・指摘に基づき、来年度も銭鍾書『囲城』及び他の作家・作品も考察・分析していく。本研究は一九四〇年代に焦点を絞り、中華人民共和国成立直前の中国文芸界における文学者・作家達の「新中国」の志向のあり方を探ることに主眼がある。研究費交付最終年度であった本年度は、研究の総括として成果発表に努めた。主たる成果として以下の二点を挙げる。

一点は「銭鍾書『囲城』解読2-恋愛と結婚に見る「近代」神話」と題する論考である。これは昨年度同様、一九四〇年代に活躍した作家銭鍾書の長篇小説『囲城』に関する作品論である。前稿は近代中国において、教養・学識のありように大きな地殻変動があったことを指摘し、旧式知識人だけでなく、『囲城』が新式の知識人の皮相浅薄な精神構造をも鋭く描き出したことを析出したが、本稿では、恋愛と結婚に着目した。『囲城』には幾つかの恋愛・結婚が描かれているが、二十世紀初頭から中期にかけては、中国では恋愛・結婚に対する思考や形式が大きく変容しつつあった。銭鍾書はそうした変容の過程を自身の恋愛・結婚をモデルに描き、知識人を中心に理想とされた西欧的な恋愛や結婚を自嘲してみせた。本稿は恋愛・結婚にも中国「近代」の陥穽があったことを分析・考察した。もう一点は日本中国学会における「銭鍾書と父親「たち」」と題する研究発表である。この発表では銭鍾書が典型的な旧式知識人であった自身の父親の大きな影響下にあったことを、伝記的資料から指摘し、父親を超えようという様々な試みがあったことが銭鍾書の小説や散文の中に見出せることを示した。この発表は、本年度においてはまだ活字化という成果が得られていないが、論考を発表し、本研究の総括的な結果にするとともに、その先の研究につなげるものにしたいと考えている。
c-Myc標的遺伝子ATF3のG1期特異的細胞周期進行と発がんに関する研究

転写因子ATF3は各種ストレス刺激に迅速に誘導されるimmediate early geneのひとつであり、細胞死などの運命決定に関わるとされている。しかしながら、再生肝や増殖刺激によっても迅速に誘導されることが知られているがその意義は不明である。我々は、本課題研究で次のことを明らかにした。1.ATF3は、血清刺激においてがん遺伝子c-mycの下流標的遺伝子である。2.血清刺激により安定化されたc-Mycは、そのDNA結合体を介してATF3遺伝子プロモーターに結合するのではなく、ATF2を介してATF2/c-Jun結合部位に複合体を作り、あたかもco-activator様に作用する。3.c-myc欠損細胞は顕著な細胞周期の遅延を呈し、増殖は抑制されている。この細胞にATF3を発現させると、遅延した細胞周期は促進され増殖が回復する。4.ATF3は、細胞周期制御因子を蛋白レベル、mRNAレベルで活性化する。5.ATF3は、c-myc欠損細胞周期を主としてG1期選択的に改善する。6.ATF3のこれらの機能は、そのN-末の転写活性化ドメインが重要である。さらに、ストレスによって誘導されるATF3のスプライス異種ATF3deltaZip2のTNF誘導細胞死への関与について以下の点を明らかにした。9.その結果、TNF誘導の細胞死にZip2が関与する。このことから、ATF3はスプライシングによって新たな機能を獲得し、細胞運命を多様に制御することが明らかとなった。
内部ゆらぎによって促進される群れの情報伝達に関する研究

一つとなって運動する群れにとって、群れ内部における情報伝達は、根本的な群れ形成・維持および、環境の情報を全体に共有する上で重要である。この観点から群れ内部の運動のシミュレーションが実施され、従来仮説における静的な相互作用ネットワークや、他の運動パターンではなく、アユの群れで確認されたレヴィ歩行が最も多様な他個体との相互作用を可能とすることを示した。従って適切な個体運動は、群れの情報伝達を促進し、群れを壊すのでなくむしろ頑健にしていることが示唆された。アユの群れの内部運動の解析、およびその計算機シミュレーションを行った。ここでは群れ内の個体が他の運動戦略ではなく、まさにレヴィ歩行を行うことによって、群れの情報伝達を最適化しているのかを調べるためのシミュレーションを行った。従来の群れモデルの文脈からは、群れの中での個体の運動は群れの維持を阻害するように思える。が、適度な運動は多くの他個体との相互作用を可能とし、より自己組織的で頑強な群れ形成の助けとなりえることが考えられる。我々は群れの内部空間を仮想的に設定し、その中でエージェントが取る運動戦略を変えながら情報伝達効率を複数の指標から評価した。運動戦略が弾道軌道のように動き過ぎていた場合、まさに群れとしてのまとまりを阻害することが明らかになった。一方で運動がブラウン歩行のように局所に留まるとき、十分な情報伝達効率に至らない。結果として、これら二つの中間に位置するレヴィ歩行を群れ内で個体が行うことは、群れを壊さない限りで多様な個体同士の相互作用を可能とし、最適な情報伝達効率が得られることがわかった。以上の他、さらに、以前から構築していた上記のような個体の群れ内部の運動を生み出す相互作用である予期に基づく群れの計算機モデルを、発展させた。従来モデルにおいては向きの平均化が必須規則だと考えられる。向きの平均化規則に基づく群れモデルでは現実の群れで見られる内部運動を説明するのは難しい。一方我々のモデルは、向きの平均化を用いること無く、予期の相互作用によって、内部運動を伴う様々な種の群れを再現できることが明らかになった。このような内部運動は群れとしての運動において、方向転換の切り替えにおいても重要な役割をもつことが予想されている。我々はさらに、大規模な群れを展開するミナミコメツキガニの実験室内での運動を解析し、群れが一つとしてもレヴィ歩行を行うことを明らかにした。しかしこれらについていまだ明らかになっていない点が多い。この情報伝達においては群れの内部ゆらぎが重要であり、申請者はこの内部ゆらぎが構造を持つことを初めて明らかにした。また本研究はこの内部ゆらぎによって群れの情報伝達過程がいかに効率化されるかを、実験・理論の両方から調べる包括的な研究であり、従来モデルのような相互作用ネットワークが静的な場合や他の運動パターンではなく、実際の群れで見られたレヴィ歩行が情報伝達を最も効率化させることを示した。このような結果のみならず、さらにミナミコメツキの探索実験や群れの計算機モデルなどについても、複数の国際会議論文、原著論文、学会発表において成果が公表された。

従って適切な個体運動は、群れの情報伝達を促進し、群れを壊すのでなくむしろ頑健にしていることが示唆された。第一に群れの内部運動の特性に関するさらに詳細な解析、およびそのメカニズムを明らかにするために、群れ内部における密集と離散の相互作用を調べていく。従来モデルでは密集と離散の両者はほぼランダムに振る舞うことが予想される。一方で現実の群れにおいて個体はある種の意思決定プログラムを持ちながらも環境に応じて規則を絶えず探索し、更新していくことを実験的に示していく。第二に群れの内部運動がもつ特性に関して、ミナミコメツキガニその他の群れを検証することで更なる普遍性を確立していくとともに、上述のモデルとの照らし合わせを行なっていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。複雑系化学28年度が最終年度であるため、記入しない。