まえがき夕刻のJR姫路駅、ホーム上空に突然現れた黒い巨大な塊が、その形を変えながら飛び回っている。ムクドリの群飛である。群れ全体が瞬時に方向転換していく様子はまるで群れが一つの生命体であり、そこに意思が備わっているがごとくである（図１）。私たちの身近なところで、多数の個体が作る集団が秩序立った運動を起こす現象を観察できる。イワシの群泳ぎ、イナゴの群れなどもその例である。この現象は自然界に限定されたものではなく、混雑した地下街に自然に出来上がる歩行者の流れ[1]、高速道路に生じる自然渋滞[2]なども該当する。細菌やアメーバの作るコロニー[3]、肝臓・膵すい臓ぞうなどの器官の中に見られる特徴的な細胞群[4]も、自ら動くことができる個体（自己駆動粒子）の群れの挙動が創り出すものと考えられている。自然界の集団運動現象の起源にある共通のメカニズムは何であろうか？特に、自明でない要因、つまりリーダーの存在や、変位を強制する幾何学的な制約、集団全体が感じる外部フィールドや勾配といった明らかな要因がない状況で集団に秩序が現れる現象が有する共通メカニズムが興味深い。分子レベルから個体のレベ1鳥や魚のように、自ら動くことができる自己駆動粒子は、それぞれの粒子が隣にいる粒子との距離や相対速度などによって定まる局所的な規則に従うことで動的秩序を形成する。この自己駆動粒子による集団運動は、そのボトム・アップな性質が注目されて、多くの理論的研究がなされてきたが、実験的検証はその困難さゆえに停滞していた。近年、この自己駆動粒子の集団運動研究に良好な実験系を提供するとして、生命科学分野の細胞運動のメカニズム解明のために構築されたin vitro再構築アッセイに注目が集まっている。生物起源のタンパク質粒子から構築されたin vitro再構成系では、自然界で観察されるような比類のない複雑さを再現性よく創り出す。これらの生物学的集団を研究することで、従来の化学システムでは簡単に観察できない新しい現象を明らかにすることができる。本総説では我々の研究グループで行ったin vitro再構築実験が明らかにしてきた動的秩序形成について概観する。Self-propelled particles that can convert energy into mechanical motion, such as birds and fish, form a dynamic order by following local rules that are determined by the distance and relative veloc-ity of each particle. Many theoretical studies have been proposed on the bottom-up nature of the collective motion by self-propelled particles, but experimental verification has been stagnant due to its difficulty. In recent years, as an excellent experimental system for studying the collective move-ment of self-propelled particles, in vitro reconstitution assay previously constructed for elucidation of the mechanism of cell movement in the life science field has attracted attention. In vitro reconsti-tution systems constructed from protein molecules/complexes reproducibly create the incomparable complexity found in nature. Studying these populations of biomolecules/complexes can shed light on new phenomena that cannot be easily observed with conventional chemical systems. In this review, we summarize the emergence of dynamic order revealed by the in vitro reconstruction ex-periments conducted by our research group.2-2 生体分子による動的秩序形成の仕組みナノメートルサイズの生体分子の動的相互作用が創つくり出す規則的構造2-2The Emergence Mechanism of the Dynamic Order by Biological Molecules —Ordered Structures Generated by Nanometer-size Biological Molecules through Dynamic Interactions—大岩和弘OIWA Kazuhiro92 バイオ材料の知に学ぶ
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