べん毛の「スピン+旋回運動」のイメージ。べん毛の回転軌跡を連続的に繋げて図示している。(東北大学の発表資料より) [写真拡大]
東北大学の下權谷祐児助教・石川拓司教授らの共同研究グループは、細菌のべん毛(細菌の表面から生えている細長い繊維)が、従来から知られていたスピン運動をしているだけでなく、スピンに加えて旋回運動もしていることを明らかにした。
大腸菌などに代表される「細菌」は体長が数マイクロメートル程度であり、体の表面からは、ぐるぐると螺旋を巻いた細長い毛が生えており「べん毛」と呼ばれている。べん毛の根元には「べん毛モーター」と呼ばれる回転装置が繋がっており、細菌が水中を泳ぎ回るために使用されている。そして、べん毛はこれまで、長手方向の軸を回転軸として、フィギュアスケート選手のスピンのような状態で回っていると考えられていた。
今回の研究では、独自のビーズアッセイと光学顕微鏡技術を駆使した実験中に、べん毛が奇妙な回り方をしていることを発見し、回転するコマが「旋回運動」をするかのように、べん毛が「スピン+旋回運動」の2軌道回転をしていることが明らかになった。
さらに、水中のべん毛挙動を詳細に解析したところ、実験で観察された「スピン+旋回運動」という特徴的な挙動の再現に成功し、スピンと旋回運動、それぞれに寄与するモータートルク(回そうとする力)・粘性抵抗(回りにくさ)・回転角速度(回るスピード)の関係を、流体力学の理論を用いて定式化することに成功した。この理論式から計算された回転角速度は、数値計算による詳細な解析結果とよく一致し、理論式の妥当性が確認されたという。
これまで、べん毛モーターの回転特性は、「スピン」という1軌道回転を前提として調べられていたため、今回明らかになった「スピン+旋回運動」という2軌道回転は、べん毛モーターの回転特性の研究に新たな視点を与えるものとなる。
また、べん毛モーターとべん毛との接続部を「フック」と呼ぶが、べん毛の2軌道回転はフックの力学的特性とも深く関係する。フックの力学的特性はこれまでほとんどわかっていなかったが、今回の成果が理解の進展につながることが期待できるという。
なお、この内容は「Scientific Reports」に掲載された。論文タイトルは、「Torque-induced precession of bacterial flagella」。
スポンサードリンク
- 氷の表面を覆う水膜は、通常の水より200倍流れにくい―北大・村田憲一郎氏ら
1/ 3 19:18
- 膵島を安全に凍結保存する手法を開発―糖尿病の治療手術の改善に期待=OISTエイミー・シェン氏
1/ 2 12:32
- 歯の原基から、複数の歯を発生させる技術を開発―移植医療への応用に期待=理研・辻孝氏ら
1/ 1 17:39
- 単一の神経細胞による記憶を初めて発見―名大・森郁恵氏ら
1/ 1 17:14
- サケなどに含まれる「アスタキサンチン」が学習・記憶能力を高めることを明らかに―筑波大・征矢英昭氏ら
12/27 21:36
スポンサードリンク
「サイエンス」の写真ニュース
- CBSとパラマウント、スタートレックのファンムービー制作者を訴える 1/ 6 21:08
-
カシオ、アウトドアに適した5気圧防水のリストデバイスを発売
1/ 6 19:35
-
植物の耐塩性を高める化合物を発見―農作物を塩害に強くする農薬の開発に期待=理研・関原明氏ら
1/ 6 19:31
- 高校の”情報”の授業、いまだに構造とデザインの分離が行われていない 1/ 6 18:10
- 3Dプリントで(一部が)作られた自転車フレーム、一般販売へ 1/ 6 16:46
-
ユニクロ、セミオーダー感覚で作れるメンズジャケットを発売―2112通りのバリエーション
1/ 6 19:37
-
カシオ、アウトドアに適した5気圧防水のリストデバイスを発売
1/ 6 19:35
-
電通、世界主要都市のデジタルサイネージにコンテンツを配信するサービス開始
1/ 6 16:41
- 大阪府と住友商事、フィリピン工業団地事業で協定 1/ 6 16:25
-
トヨタ、ヴォクシー、ノア、エスクァイアに衝突回避支援システムを採用
1/ 6 16:17
- パナソニック、米フェイスブックとデータセンター用のアーカイブシステムを共同開発 1/ 6 15:59
-
凸版印刷、訪日外国人にチラシや買い物情報を配信するサービス
1/ 6 15:20