微生物の増殖を一つの栄養素の濃度から記述するモデルが、複数の栄養素が同時に不足する条件へ拡張された。二つの増殖法則を組み合わせた理論的枠組みは、増殖の傾向を定性的に予測し、公表済みの実験データとも整合した。
一つの栄養素では濃度と増殖を結ぶ
微生物の増殖を記述するモノーの法則は、増殖を制限する一つの栄養素の濃度を扱う。栄養素の濃度が増すと増殖は初め急速に増えるが、高濃度になるほど増加が鈍るという関係を表す。
二つの法則から複数の栄養制約を扱う
理化学研究所の生物物理学者Jumpei Yamagishiと、東京科学大学の地球生命研究所に所属するTetsuhiro Hatakeyamaは、このモノーの法則を一般化した理論的枠組みを導いた。拡張には、複数の資源の利用可能性が生物の増殖を制限するリービッヒの最小律を組み合わせた。これにより、複数の栄養素が同時に増殖を制限する条件について、定性的で一般的な予測を与えることが可能になった。
数値計算と既存の実験データで整合を確認
YamagishiとHatakeyamaは、細菌増殖の数値シミュレーションを行い、モデルの妥当性を確認した。さらに、公表済みの実験データとの比較でも定性的な一致を確かめた。実験データとの整合は、増殖の傾向について確認された結果である。
培養条件の調整と制限資源の特定に使う
Yamagishiは、この枠組みがバイオリアクターや発酵槽で望む増殖を得るために、栄養供給や環境条件をどう調整するかの指針になると説明している。複雑な培地についても、増殖を制限している資源を特定するための理論的な手掛かりを与えるとしている。