細胞の小さな「利き手」が、センチメートル級の時計回りの渦に 理研などが粘菌で発見

直径5センチの培養皿に寒天を敷き、中央の小さなくぼみに細胞をまとめて置く。29時間後に上から見ると、細胞の帯が何本も腕のように伸び、時計回りの渦を描いていた。

理化学研究所（理研）と筑波大学などの共同研究チームが、細胞性粘菌の実験で見つけた模様だ。理研と筑波大学、京都工芸繊維大学が2026年10月26日に発表し、成果は科学雑誌『Nature Communications』に同日付で載った。

細胞性粘菌は森の土の中などにすむ生き物で、ふだんは1つずつのアメーバとして動き回る。その動きには左右の偏りがあり、理研はこれを細胞の「利き手」と呼ぶ。専門の言葉では「細胞キラリティ」。キラリティは、左手と右手のように、鏡に映した形と重ね合わせられない性質のことだ。

ヒトの心臓は、ほとんどの場合、体の左側にある。細胞キラリティは、こうした臓器や体の左右の違いの土台に関わると考えられている。ただ、細胞1個の小さな偏りが、集団の中でどう大きな左右差になるのかは、よく分かっていなかった。

1分間に2〜3度の偏りが、渦になるまで

細胞の数が変わらない集団を扱った研究が多いなか、今回は数が時間とともに変わる「開放系」で調べた。体の中でも、細胞は増えたり、決まった場所から次々に出て移動したりする。くぼみに置いた細胞は数時間後から周りへ出ていき、くぼみが細胞の供給源になる。

使ったのは「KI細胞」という変異株で、化学物質の濃さに引き寄せられる性質を失っている。化学物質の影響を除き、細胞どうしの動きだけを見るためだ。

細胞を置いてから8時間後には、くぼみの周りに細胞がぎっしり集まった輪ができた。やがて輪から細胞の帯が何本も現れ、時計回りに回りながら外へ広がっていく。回る向きは一貫して時計回りで、渦はセンチメートルの大きさに達した。KI細胞が1分間に進むのは約25マイクロメートルだから、まっすぐ進み続けても1センチ先に着くまで6時間以上かかる。渦をつくる細胞は、100万個以上にのぼると見積もられている。

その渦のもとになった偏りは、ごく小さい。細胞1個の向きの変わり方を調べると、平均して1分間に時計回りへ約2〜3度ずれていた。精度の高い解析をしないと見過ごすほどの差だ。

偏りが中くらいのときだけ、渦が巻く

小さな偏りは、なぜ消えずに大きな渦になるのか。研究チームは、2つの細胞がぶつかると、互いの進む向きがそろいやすくなることを確かめた。1個ずつなら、右への偏りはでたらめな動きに埋もれてしまう。ところが集団で向きがそろうと、でたらめさが抑えられ、偏りが表に出てくる。中心で回る輪に導かれて、外へ伸びる帯も時計回りに巻いていく。

物理学では、鳥や魚の群れのように、自分で動くものの集まりを「アクティブマター」と呼ぶ。研究チームは、その分野の草分けといえる数理モデル「Vicsek（ヴィチェック）モデル」に、時計回りの偏りと、中心から細胞を加え続ける仕組みを足した。計算でも、実験によく似た渦が現れた。偏りをなくすか、ごく弱くすると、模様はほぼ同心円になる。強すぎると、中心で回る点だけが残った。渦が巻くのは、その中間だけだった。

今回の舞台は寒天の上で、細胞は化学物質に引き寄せられない変異株だ。生きた体の中でも同じ仕組みで左右の差が大きくなるのかは、まだ確かめられていない。細胞がそもそもなぜ右に曲がりがちなのかも、今回の発表では扱っていない。

理研の発表のページでは、29時間後の渦の写真や、計算で再現した3つの模様を図で見られる。早川雅之研究員（研究当時）は、見つけたときのことを「美しいスパイラルにひかれ、何度も結果を見返した」と振り返る。