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理学の謎 第14回　生命とKonMari わたしたちの体にはおよそアボカドロ数個（〜1023) のタンパク質，太陽系の直径ほどの長さ (〜1010km) のDNA，数十兆個（〜1013) の細胞が存在する。目眩がするような数字だが，生きるためにはこれらの構成要素を絶妙に配置する必要がある。 ヒトの細胞は直径約10μm (10-5m) の核にヒトの身長ほどの長さ (2m) のDNAを収納しており，mRNAへの転写を活性化したい／抑制したい領域のDNAをほどいたり／折りたたんだりしている。 細胞は分裂期にミトコンドリアや小胞体などの細胞内小器官を断片化させ，その後，小胞を再集合させて細胞内小器官のネットワーク構造を形成する。この一見不合理な過程を経ることで，細胞内小器官を娘細胞に偏らずに分配できるようだ。より大きいスケールで見たときも，卵細胞から成体が作られる過程で分化した細胞が組織の中で適材適所に配置される。例えば，ショウジョウバエの翅脈の位置は一細胞幅の精度で決まることが知られている。筆者の周りにも片付けられない人がいるが，片付けられない人を構成する個々の細胞はKonMari注1 顔負けの整理整頓の達人なのだ。 KonMari顔負けと言っても，生き物の整理整頓は家庭や職場のそれとは大きく性質が異なる。まず，細胞や組織には収納場所を決め，絶妙なサイズの小箱を用意し，ものの畳み方を教えてくれるKonMariはいない。しかも，クローゼットの中で洋服（生命の構成要素）は絶えず入れ替わるし，栄養状態や機械刺激などに応答して収納方法を柔軟に変化させなくてはならない。生き物の整理整頓とは設計者不在で適応的に秩序を形成する過程なのだ。 では，生き物はどのようにして自発的かつ適応的に整理整頓を実行しているのだろうか？近年，イメージング技術や理論モデリングの発展に伴い，細胞や組織の整理整頓術を定量的に解析することが可能になった。その結果，コロイドや泡，粉体などの非生物材料で知られた物理現象が生き物の体内で起きる整理整頓に重要な役割を果たすことが明らかになりつつある。例えば，液－液相分離注2 が膜を持たない細胞内小器官やヘテロクロマチン（コンパクトに折り畳まれて転写が抑制されている染色体領域）の形成を促進すること，上皮組織がずりを受けると六角格子様の細胞配置へと緩和が促進されること（図）などが相次いで報告された。   生き物の整理整頓の例。ショウジョウバエ上皮組織における細胞六角格子化の物理メカニズム。等方的な応力場では六角形細胞集団の向きのミスマッチが起こる。幾何学的制約から，このミスマッチ部位は非六角形細胞で埋めざるを得ない（右）。一方で，ずりが作用する翅上皮では力をバランスするために細胞の向きが揃うのでミスマッチが抑制され，六角格子パターンへの緩和が促進される（左）(Sugimura and Ishihara. Development , 2013より引用し一部改変)。     注1：整理整頓アドバイザーで「人生がときめく片づけの魔法」（サンマーク出版，2010年）の著者・近藤麻理恵氏の愛称。ときめき (Spark Joy) にもとづいて物を取捨選択するのがこんまりメソッドの特徴。 注2：混合状態から複数相に分離する物理現象。ラーメンのスープに浮く油滴など。   このように生き物の整理整頓の仕組みの一端が明らかになりつつあるものの，謎も多く残されている。生き物はエネルギーを消費したり情報を使ったりして収納パターンを遷移させているが，この非平衡現象の物理や情報論を見通しよく理解することはできていない。また，生き物の整理整頓術が進化した過程の多くも不明である。相分離や細胞配置の機能的意義は必ずしも丁寧に調べられた訳ではなく，構造機能連関を明らかにすることがヒントになるかもしれない。生命のSpark Joyが明らかになる日もそう遠くないと期待したい。 理学部ニュース2021年5月号掲載 理学の謎>   News Press Releases 2024年 2023年 2022年 2021年 News 受賞・表彰 2024年 2023年 2022年 2021年 総長賞・学修奨励賞・研究奨励賞 受賞者一覧 お知らせ Features 理学部ニュース トピックス 2024年 2023年 2022年 2021年 理学エッセイ 理学のタマゴ 理学のススメ 未来へのとびら 理学の研究者図鑑 理学の謎 １+１から∞の理学 学部生に伝える研究最前線 理学の本棚 学生支援室よりみなさんへ・男女共同参画委員会よりみなさんへ 温故知新 英語で伝える科学 理学部見聞録 リガクル YouTubeチャンネル Events 理学部公開講演会 オープンキャンパス 高校生講座 女子中高生イベント 東京大学理学部ホームカミングデイ サイエンスカフェ 臨海実験所 植物園本園・分園 木曽観測所 過去に開催したイベント イベント通知メールの登録 サイエンスギャラリー イメージバンク 全て 建物 人 歴史 設備 教育 研究 物理学専攻 天文学専攻 地球惑星科学専攻 化学専攻 生物化学専攻 生物科学専攻 臨海実験所 植物園 地殻化学実験施設 天文学教育研究センター 数理科学研究科 学務からのお知らせ News Press Releases News 受賞・表彰 お知らせ Features 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 研究科長からのご挨拶 憲章 組織 機構図・役職 窓口一覧(学内限定) 研究者 共有施設 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 歴史 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料 教授会議事録 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 専攻紹介 附属施設紹介 素粒子物理国際研究センター 研究倫理 入学案内 学部 アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 大学院 --> 大学院 アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 教育 学部教育 お知らせ 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 科目ナンバリング 授業評価アンケート 大学院教育 お知らせ 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 科目ナンバリング 国際 ダブルディグリープログラム 受入れプログラム 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 派遣プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 キャンパスライフ 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 ダイバーシティ＆インクルージョン 男女共同参画室 バリアフリー支援室 国際支援 留学生 外国人研究者・教員 在学生向け留学情報 研究者の海外派遣情報 グローバル化支援(学内) ETHZとの戦略的パートナーシップ(SPUR) 研究科支援 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境と安全 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 寄付のご案内 基金紹介 寄付金の活用事例 寄付者からのコメント 社会貢献 --> 社会貢献 公募 アクセス お問い合わせ 撮影・取材について ポリシー サイトマップ facebook twitter YouTube instagram spotify © 2024 東京大学 大学院理学系研究科 広報委員会 ↑