複雑系のバイオフィジックス

書籍情報
シリーズ名シリーズ・ニューバイオフィジックスII 全10巻 【7】巻
ISBN978-4-320-05546-9
判型A5 
ページ数214ページ
発行年月2001年08月
本体価格3,800円
複雑系のバイオフィジックス 書影
複雑系のバイオフィジックス

現在の分子生物学においては,生命のある現象を分子まで遡ってその原因を求め,その分子に対応する遺伝子の組合せとして生命を理解しようとしており,その生命観はある意味,たいへん機械的である。もちろん,現在の生物に,かちっと決まる論理機械の面があることは否定できない。しかし,そのような機械的な側面からのゆらぎは現に存在する。これはどうやって説明すればよいのだろうか。
こういった生物のゆらぎをふまえて,生命を部分と全体の間の相補的な関係としてとらえ,「生命がシステムとして働いている」ための見方をつくろうというのが複雑系生命科学の目的である。そこでは,個々の要素からなるシステム全体の性質が決まって,逆に個々の要素の性質が与えられていくという,ダイナミックな循環を真剣に扱いながら生命システムの特性を明らかにしようとしている。
 しかし,複雑システムとしての生命の研究は,まだ完全に確立したものではない。むしろ,本書を通して,新しい立場をつくるための試みが提示され,今後の生物学の方向が探られる。もちろん,生物は多様であり個性的であり,簡単な普遍的論理で記述され尽くすことはできないかもしれない。しかし,そうした多様性や個性が何故普遍かといった問い自体は普遍的なものである。システムとして生命の特性を明らかにしていくことで,「生きているとは何か」という究極の問いへ迫る。

目次

第1章 複雑系としての生命システムの論理を求めて
①―構成的方法
②―相互作用力学系
③―安定性
④―進 化
A. 安定した同所的種分化の可能性
B. 決定論的な分化
⑤―動的相補性

第2章 発生過程のミクロ-マクロ関係性―モデル生物・細胞性粘菌からのアプローチ
①―多細胞体制構築のミクロ-マクロ関係性
A. 勾配,しきい値的反応,そして非線形ネットワーク
B. 自己組織化するプレパターン機構
C. 分子ゆらぎと読みとりエラー―勾配から勾配を生みだす機構
②―細胞性粘菌からのアプローチ
A. 発生のモデル生物―細胞性粘菌
B. 二次元培養系と高速パターン現象

第3章 細胞分化の動的モデル―細胞社会の現象論的理解をめざして
①―細胞分化
A. モデル
B. 細胞内化学反応ダイナミクス
C. 細胞間相互作用
D. 細胞の分裂と死
②―細胞の多様化
③―分化ルールの出現
④―細胞の状態を決める2つの情報―アナログ情報とデジタル情報
⑤―細胞集団レベルの安定性
⑥―分化の方向に沿ったダイナミクスの変化
⑦―空間パターン
⑧―細胞多様化の必然性
⑨―幹細胞システム

第4章 大腸菌を用いた実験室内進化
①―現在までに
②―大腸菌集団を用いた1遺伝子分子進化系
③―実験室内進化系から得られた分子系統樹
④―絶滅株が後世代集団の中で生育できる
⑤―分子機能の変化
⑥―競争的共存
⑦―共存のしくみ
⑧―表現型のやわらかさ

第5章 粘菌,とくにその個体性
①―粘菌は個体だろうか?
②―個体性を持たない生物個体としての粘菌―1+1=1
③―多核細胞体制は異常か?
④―変形体の最小単位は1核細胞か?
⑤―変形体の自発的な分裂―フラグメンテーション
⑥―フラグメントのサイズ安定性
⑦―収縮リズムの最小単位
⑧―粘菌変形体という階層的構築体における個体性の境界

第6章 対談 構成的生物学
①―生物のどこに魅かれるか
②―生物の複雑さを複雑系として研究する
③―要素の独立性と階層的デザイン
④―組合せ論的複雑性
⑤―なぜ生物学に構成的アプローチが必要か
⑥―要素還元と要素間相互作用
⑦―進化実験における要素間相互作用
⑧―要素間相互作用と独立粒子
⑨―生物は進化できる分子系
⑩―異なる生物間での相互作用
⑪―生命の本質を明らかにするために,どう構成するか

第7章 自主,自発と個体差
①―ルースカップリング
②―自発の発生
③―自発と環境
④―環境の記憶
⑤―自発と個体差
⑥―自発と個体数密度
⑦―自主と状態

補遺
1. 現象の複雑さ
2. 自発電位ゆらぎ
3. 環境勾配の中の分布と内部状況
4. レセプターにおける適応
5. 個体数密度と記憶

COLUMN
・複製系の構築について
・細胞記憶について
・発生過程の構築実験
・細胞集団の再帰性と生殖系列の分離
・可塑性の獲得?―システムの拡張性
・Goldbeter-Martielモデル
・ポッツモデル