研究部門の紹介

過去の総合研究院において、アグリ・バイオ研究部門（2015-2019年度）では「食」を、その後継にあたる生物環境イノベーション研究部門（2020-2024年度）では「環境」をテーマとした部門が設置されました。これらの研究から、生物が直面するさまざまな環境や社会問題が浮き彫りとなり、急激に変動する過酷な環境が、生命の生存と継承のために、生物に変化することを強いている印象が鮮明となりました。このような状況下で、環境が生命活動におよぼす影響を解き明かし、生物が生存・繁栄するための基盤（=生物の環境応答戦略と多様性創出の分子基盤）を科学的に明らかにすることは、私たちに課せられた急務であるといえます。

生命のゆらぎ研究部門では、これまでの部門のミッションを引き継ぎながら、気候変動･環境汚染・食糧･エネルギーをはじめとする地球環境の問題の解決のために、単に環境が生物に与える影響を調べるのではなく、生命が元来もつ「変化するポテンシャル」を理解し、生物の環境応答機構と生物多様性創出の分子基盤を明らかにします。現代の地球規模での環境変化のなかでヒトや生物の存続に資する基礎知見を集積するとともに、新しい技術シーズを構築することを目指します。

本部門では、まず各部門員が個々で対象とする研究において、「環境に応答して変化する力」の根幹となる生命現象のゆらぎを観測し、生命が変化するメカニズムを解明します。そして、様々な生物種や細胞における「生命のゆらぎ」の固有メカニズムと共通メカニズム解明を通じて、環境に応答して生命が元来もつ「変化するポテンシャル」の個別性と普遍性を明らかにします。特に、生体内外の環境要因に対する生物応答の新たなモデル系の確立、生物の環境応答を研究する新たな解析技術の開発、環境変化のセンシング機構の解明、そのセンシング機構により制御されるシグナル伝達経路や遺伝子発現ネットワーク、さらに代謝経路の解明を共通テーマとして研究を推進していきます。

細胞にはゆらぎがあるために、生体内外の環境に巧み応答してあるべき姿をとることができます。その結果、細胞の集団である個体は正常に発生・分化し、成長し、恒常性維持が保たれ、健康に生活することができます。社会レベル・生態系レベルでも、多様性という名のゆらぎが存在するため、個体・社会・生態系はロバストでいられます。異なる階層のあらゆる生命現象に生命のゆらぎを見出し、分子・細胞レベルのゆらぎの正体を明らかにすることは、生命が環境に応答して変化する根本原理を理解することにつながり、生命に対する現代の環境の諸問題の解決の糸口になります。

私たちは「生命のゆらぎ」を、生物が生体内外のさまざまな環境に柔軟に応答し、形態や機能を変化して適応するための原動力であると考えています。生命のゆらぎには、次のような性質があります。

・「ゆらぎ」は、細胞、組織、個体さらには生物群や生態レベルというあらゆる階層に見られる（例えば生物の多様性は生態系にみられるゆらぎであり、個体の致死的な環境変動に対して種としての保存に作用する）。

・例えば…発生中のほとんどの細胞は、ゲノムによって運命が固定されているわけではなく、周囲の環境を巧みに感知し、細胞内外とシグナルとのコミュニケーションによって、本来あるべき細胞に正しく分化する。すなわち細胞には環境要因に対して柔軟に変化する余地があり（これが「ゆらぎ」である）、それゆえ自ら置かれた状況と周囲の環境に合わせて変化し適応することができる。

・同じ生命現象でも、生物種によってゆらぐ性質は異なる。 また、同じ生物種でも、発生段階によって「ゆらぐ性質」は異なる。

・「ゆらぎ」は一見不安定にみえても、マクロではロバストなシステムを構築し、進化を含む次世代生命の誕生や健康に寄与している。

生命のゆらぎは、分子、細胞、組織・器官、個体、個体群、生態といった異なる階層でみられる現象です。本研究部門では、①分子、②細胞・組織・器官、③個体（群）、④生態と進化、といった以下の4つに分類した各階層グループが、生命のゆらぎの分子基盤の解明を進めていきます。異なる階層間の相互作用にも注目し、個別の要素の振る舞いからは予測できないようなロバストな環境応答能を解き明かします。