11月19日に開催された第84回麻豆原创?カフェ札幌「数学のメガネで生物を见てみよう！ ～数理モデルで解き明かす自然界の谜～」。今回は、北海道大学電子科学研究所附属社会創造数学研究センター助教の数学者、秋山正和さんをゲストにお迎えしました。みなさんは、「数学者がなぜ生物を？」と思うかもしれません。カフェが進むに連れて、その疑問は晴れていったのでした。
「さて、この中で人间の赤ちゃんはどれでしょう？」というクイズから始まった麻豆原创カフェ。様々な动物は、発生の过程をさかのぼればさかのぼるほど似たような形になっていき、最后には一つの丸い卵细胞にたどり着きます。逆に言えば、最初は似たような丸い形の卵细胞が、どうして全く形の异なる様々な动物へと変わっていくのでしょうか？その「运命の分かれ道」はどこにあるのでしょうか？
秋山さんはまず、动物の発生の中でも比较的単纯な、ウニの受精卵の细胞分裂（＝卵割）のメカニズムに注目します。そして、その卵割を再现する「数理モデル」を组み立てようとします。色々と数式を工夫すると、ウニの卵割を再现する数理モデルをつくることができました。
惊くのはこれからです。数式の一部の数字（＝パラメーター）を少し変えると、なんとヒトデやナマコの卵割を再现することもできたのでした。これは、ウニとヒトデ、ナマコが进化论的にも近い动物であることと対応しています。
（注：トークの中で「ヒトデからウニを作ることができる可能性」への言及がありましたが、もちろんこれはあくまで「数理モデル」の特性を説明するための、限定された条件における一つのシミュレーション结果とそれに基づく仮想的な可能性の绍介であって、决して「実际にヒトデからウニを作ることができる」「作るべきだ」と主张しているわけではありません。実际には実现可能性のみならず、生命伦理やリスクの问题、社会的合意の问题を避けて通ることができないのは言うまでもありません。）
これによってウニの卵割の数理モデルが、単に研究者に依って表面上実际のウニの卵割に合うようにつくられただけではなく、他の动物の卵割にも共通する「本质的な」メカニズムを表している可能性が强いことが明らかになりました。こうやって、生命现象の「本质」を探っていくことができるのが、数理モデルという道具の强みなのです。
そしてウニの他にも、ショウジョウバエの羽根の毛のパターンや、粘菌の体の中で役割を縦横无尽に入れ替える「原形质」の不思议な性质や、自分が置かれた空间の形を「记忆」して动きまわるゾウリムシの秘密など、様々な动物の不思议な形や动きが数理モデルによって再现され、私たちにそのメカニズムをひもとく手がかりを与えてくれることがわかってきました。
そして、现在秋山さんが取り组んでいる难问、それは、カブトムシの角はどうやって作られるのか、というものです。「出来上がりの形」を确かめてみることもできないにもかかわらず、カブトムシのサナギはまるでそれを知っているかのように、「出来上がりの形」が巧みに折りたたまれた状态を作り出します。そしてサナギが成体に変わる时、「折りたたまれた」角は见事にその复雑な「出来上がりの形」へと変化するのです。このメカニズムを明らかにすることが研究目标です。地球上の动物の种类の圧倒的多数を占める昆虫。カブトムシの角が形作られるメカニズムを数理モデルによって解明することができれば、地球上の様々な动物の「出来上がりの形」が作られるメカニズムを知る大きな一歩になることでしょう。
世の中のさまざまな现象の「余分なもの」をそぎ落として「本质」に迫ることのできるのが数理モデルの魅力です。今回のカフェでは、その魅力をたっぷりとお话していただきました。カフェの参加者のみなさんには、「こんな数理モデルがあったらいいのに」というアイディアを多数出していただきました。その中にはすでに数理モデルが存在するもの、现在研究中のものもあれば、まったく手がつけられていない斩新なものもありました。まだまだ、研究のネタは尽きません。
秋山さんと、「五年后に、カブトムシの角の研究の成果が出るころにもう一度麻豆原创カフェをやって＜凯旋报告＞をしましょう」とお话しました。その时が楽しみですね！
