Motivation

　自然界には多くのパターンが見られる。流れ動く雲、揺れ崩れる水面、繰り返し続ける砂の丘、流れる水に削り取られた川岸。動物の体表面も例外ではない。捕食者から隠れるため、外的刺激を防ぐため、さまざまな模様が自然淘汰の結果生み出されてきた。
　その中でも有名なのがチューリングパターンである。数学者であるアラン・チューリングが示した、とても単純なパターンから生み出される豊穣なパターンは動物の体表面の模様のいくつかを内包している。
　複雑怪奇な動物の模様がこれほど単純なモデルで再現、説明できるということは、実際の動物の体内で起きていることがこの理論に基づいていることを強く示唆している。その強い証拠を手に入れるためには、生物の持つ様々な物質を用いて同様の模様が形成できることを確認するとよい。
　チューリングパターンを生物を用いて再現しようという試みが長く行われてきた。

Introduction

・大腸菌の増減をファクターの一つとして扱うと、チューリングが提唱したものと違ってしまう上に、計算式がとても解きづらいものとなってしまう
・このモデルでも縞ができるという可能性は否定できないものの、チューリングが提唱し、主だったシミュレータが計算しているモデルとは根本的に異なる
・そのため、「真のチューリングパターン」を再現しようと考えた場合、チューリングパターンを成立させる条件に加えて、以下のような条件が考えられる

• 大腸菌はシャーレ上に一様に分布している
• 単一の種類の大腸菌が、因子の量の多少によって二つのStateを取りうる
• 単一の大腸菌が、相互作用する二つの因子を分泌してシャーレ上に拡散できる

ここで、片方の因子がもう片方の因子の生産分泌速度に影響を与える(大腸菌の菌体数に影響を与えない)というモデルは、タンパク質の生産量やそれにかかる時間がシャーレ上のどの場所でも、また二つのタンパク質のどちらもで同一であるという近似の上では、プロモータと転写調節因子を挟んで生産させることで表現できる。 ・この実験系が成り立つかどうかについて、この条件を満たすタンパク質はとても少ないものの、細胞側の条件は別のタンパク質によって確認することが可能だろう

Assay

細胞の増殖状況によってタンパク質の発現レベルがシャーレ上で一定かどうか確認するために、GFPの蛍光強度を測定する

Result

Reference

The chemical basis of morphogenesis --A.M. Turing