- 研究番号：25P15
- 研究分野：science
- 研究種別：プロジェクト研究
- 研究期間：2025年04月〜2028年03月
代表研究者
梅野 太輔 教授
UMENO Daisuke Professor
先進理工学部 応用化学科
Department of Applied Chemistry
URL：https://w-rdb.waseda.jp/html/100002916_ja.html
研究概要
実験進化学（Experimental Evolution）とは，系統学や古生物学的な「現存するものから過去を類推する」のではなく，実験室内で実際に起こしてみることによって，現在の生命分子の起源，機能的可塑性，そして今見る生物の来し方について考察する新興の学問である．実際，進化分子工学（2018年ノーベル化学賞）の技術革新と普及によって，タンパク質や核酸の分子機能がどのように生まれ，どう進化するかについて，多くの知見が得られた．
本研究PJでは，分子よりもう一段上の階層，すなわち，生合成経路，制御ネットワーク，物質輸送経路，光合成・電子伝達系など，複数の生体高分子の集合・協働によって生まれる「デバイス機能」の創発と進化の原理探究を目指し，複数の遺伝子の集積体（遺伝子クラスタ，あるいはオペロン）の実験室内進化実験を行ってきた．
3年間のプロジェクト期間のうちに，以下4つの内容について何らかの結論を得たいと考えている．
- 自然界にみられない新規な分子の生合成経路はどう生まれ，どう特異性を獲得するか？
- 力価の高い生合成機能が強制的に移植されるとき，細胞宿主の代謝ネットワークはどのようにそれに馴化してゆくのだろうか．宿主を殺すことなく，バイオ生産経路はどこまで強くできるか？
- 細胞内外の状態を感知して自律的に出力変換する「情報処理能力」はいかにして生まれ得るのか．酵素や生合成経路への自律的な自己調節機能の普遍的な「埋め込み形式」があるとすれば，それはどんな形式か？
- 細胞内外を結ぶ情報仲介機能は，どのようして生まれ得るのだろうか？
分子協働は多体問題の極地といえ，合理的設計は不可能である．本PJはあくまで基礎学問であるが，分子システム機能の設計原理の探究をもとに，次世代の生物工学（合成生物学）の高度化に貢献するのが，第二期の目標でもある．
