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計量生物学日本語公開済み

差分ヘテロジェニティを用いた自己複製セルの六角形化――自由境界多相モデルでの有機的組織化

2026年10月31日arXiv: 2610.40524v1

差分ヘテロジェニティの枠組みを取り入れ、オートポエイズと歴史性を統合した理論が提示された。ヘテロジニアした演算子集合が自閉性の原理に従い、空間と時間で変化する演算子を定義することで、イベント駆動型と歴史的なダイナミクスを説明できる

表は、差分ヘテロジェニティにより提供される構成要素と、固定点条件・再現条件が適用されることによる自己維持・再現性を示している。
Already given by differential heterogenesisConstraint added hereWhat the constraint yields
Spatial assemblage of heterogeneous operators composed over a domainFixed-point condition 𝒜⁡(ϕ)=ϕ, hence 𝒜⁡(Γ)=Γthe assemblage persists as a solution of its own production, and the form it generates is self-maintaining rather than transient
Temporal assemblage of operators superposed and modulated in timeReproduction condition C𝒜τ​(𝒜)=𝒜the assemblage is reproduced with variation, since the whole stratification of operators is transmitted, so the form generated is inherited rather than re-invented
図 10 は、差分ヘテロジェニティに基づく構成を用いて、オートポエイズと歴史性を統合した理論への経路を示す。
Table 1.
Sarti, Alessandro, Citti, Giovanna · arXiv:2610.40524v1 · Table 1: · CC BY 4.0

具体的な実装では、レベルセットの外側にグレイ―スキャット反応拡散方程式を配置し、内側には勾配依存の異方性拡散演算子を導入すると、自由境界多相系を構築した。境界 <Γ> は <Γ> = <Γ(A_ au(ϕ))> という定数点条件と、非線形非局所演算子が閉じた凸集合をそのコンパクト部分集合へ写すことからなる条件を満たすと推定される。数値シミュレーションにより、これらの閉じ条件が成り立つことが確認された。

シミュレーション結果では、ヘテロジニア構成が六角形のセルを形成し、分裂ごとに形状が保たれることが観察された。対照実験では、同じ演算子を境界の内外どちらにも用いた均質グレイ―スキャットモデルが円形セルを生成し、分裂時に形状が崩れることが示された。

図は、ヘテロジニア構成で六角形細胞が形状維持されることと、均質構成で円形細胞が破綻することの差異を可視化している。 (1/6)図は、ヘテロジニア構成で六角形細胞が形状維持されることと、均質構成で円形細胞が破綻することの差異を可視化している。 (2/6)図は、ヘテロジニア構成で六角形細胞が形状維持されることと、均質構成で円形細胞が破綻することの差異を可視化している。 (3/6)図は、ヘテロジニア構成で六角形細胞が形状維持されることと、均質構成で円形細胞が破綻することの差異を可視化している。 (4/6)図は、ヘテロジニア構成で六角形細胞が形状維持されることと、均質構成で円形細胞が破綻することの差異を可視化している。 (5/6)図は、ヘテロジニア構成で六角形細胞が形状維持されることと、均質構成で円形細胞が破綻することの差異を可視化している。 (6/6)
Figure 6. 図 6 は、(a) ヘテロジニア構成で形成された六角形細胞が分裂後も形状を保持する様子を、(b) 同一演算子を内外どちらに使用した均質グレイ―スキャットモデルで生成される円形細胞の分裂時の形状崩壊と比較して示す。Sarti, Alessandro, Citti, Giovanna · arXiv:2610.40524v1 · Figure 6: · CC BY 4.0

ただし、ヘテロジェニア構成に対する解析的存在・安定性証明は未確定であり、現在の結論は数値計算に依存している。また、演算子間のヘテロジニア度の範囲や、境界進展が波状・迷路状に移行する条件については未回答のままである。

元論文

A heterogenetic theory of living systems

計量生物学
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