大阪大学大学院理学研究科の高橋倫太郎准教授、寺尾憲教授らの研究グループは、東京大学物性研究所の小田達郎助教、眞弓皓一准教授、兵庫県立大学大学院工学研究科の遊佐真一准教授と共同で、液体でできた膜が、細胞を包む脂質膜よりも100倍以上曲がりやすいことを初めて明らかにしました。

プラスとマイナスの電気を帯びた高分子を水の中で混ぜると、水を多く含んだ液滴ができます。これをコアセルベートと呼びます。高分子の種類を工夫すると、この液体が薄い膜になり、中が空洞の小さな球（ベシクル）をつくります（図１）。これまで、液体の表面の動きは表面張力で決まり、膜の動きは膜の曲げにくさで決まると考えられてきましたが、液体そのものが膜になったときにどちらの法則に従うのかは解明されていませんでした。

今回、研究グループは、中性子スピンエコー法で膜のゆらぎを測定することにより、この液体の膜が「膜」としてゆらぐこと、しかしその曲げにくさは脂質膜の100分の1以下であることを解明しました。さらに、このわずかな曲げにくさが、分子どうしが引き合う力ではなく、エントロピーから生じていることも突き止めました。これにより、原始的な細胞のなりたちの理解が進むことが期待されます。

本研究成果は、2026年11月2日（月）に米国科学誌「Physical Review Letters」に公開されました。

図1. コアセルベートの膜から成るベシクル

これまで、水と油の境目のような液体の表面は、表面張力によって動きが決まることが知られていました。一方、細胞膜のような膜は、曲げ剛性（曲げにくさ）によって動きが決まります。この二つは、物理学ではまったく異なるものとして扱われてきました。

コアセルベートは、生命誕生以前の原始的な細胞のモデルや、細胞の中にある膜のない小器官のモデルとして注目されている液体です。この液体が膜の形をとったとき、液体として動くのか、膜として動くのかは、わかっていませんでした。また、高分子でできた厚い膜は一般に硬く、動きが小さいため、測定そのものが困難でした。

研究グループでは、プラスの電気を帯びた高分子とマイナスの電気を帯びた高分子を水の中で混ぜ、コアセルベートの膜でできたベシクルをつくりました。膜の厚さは約21ナノメートルで、脂質膜の約4倍です。

この膜の動きを、研究用原子炉JRR-3に設置された中性子スピンエコー装置iNSEにより測定しました。この手法では、ナノメートル（10億分の1メートル）の大きさの動きを、ナノ秒（10億分の1秒）の速さで捉えることができます。

その結果、この膜は液体の表面としてではなく、膜として波打つようにゆらいでいることがわかりました。しかし、そのゆらぎは脂質膜よりも10倍以上速く、曲げ剛性に直すと100分の1以下でした。

さらに、温度（25℃と70℃）や塩の濃度を変えて測定したところ、水の粘性と熱の影響を取り除いたゆらぎの速さは変わりませんでした。これは、膜の曲げ剛性が、分子どうしが引き合う力ではなく、エントロピーから生じていることを示しています。膜を曲げると、中の高分子やイオンが自由に動ける範囲が狭くなり、それを元に戻そうとする力がはたらきます。脂質膜では分子が密に並ぶことで硬さが生まれるのに対し、今回の膜は液体の性質を保ったまま膜になっているといえます。

本研究成果により、液体の表面と膜という、これまで別々に扱われてきた二つの間に、新しい領域があることが示されました。コアセルベートの液滴は、原始的な細胞のモデルとして研究されています。今回の結果は、硬い膜がなくても、細胞のように内と外を区切る構造ができることを示しており、液滴から膜に包まれた細胞へと進む過程を理解する手がかりになると期待されます。

本研究成果は2026年11月2日（月）に米国科学誌「Physical Review Letters」（オンライン）に掲載されました。

タイトル：“When Liquids Form Membranes: Entropy-Dominated Bending Dynamics in Coacervate Vesicles”
著者名：Rintaro Takahashi, Tatsuro Oda, Koichi Mayumi, Shin-ichi Yusa and Ken Terao
ＤＯＩ：https://doi.org/10.1103/vl6b-y5gz