生きること、そして死ぬこと――その境界は長らく科学的に明確な定義がなされていませんでした。しかし、東京大学の研究チームは数理理論を用いて、生と死の境目を可視化し、「一度越えたら二度と戻れない」生死の境界を発見しました。この境界は「三途の川」に例えられ、「三途の超曲面（SANZ hypersurface）」と名付けられています。
この革新的な研究は2024年11月27日、物理学の学術誌『Physical Review Research』に発表されました。研究チームは細胞レベルでの生死を理論化し、数理モデルによって生命活動の限界点を描き出すことに成功しています。
参考文献
東京大学プレスリリース: 「死」の数理理論を構築
https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/10595/Theoretical basis for cell deaths
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.043217
生死の境界線「三途の超曲面」とは？
古来より「三途の川」は、生と死を隔てる象徴的な存在として語られてきました。一度渡れば、もう戻ることはできない――その考えは多くの文化や物語で共通するものです。しかし、科学の視点から見れば、生と死の境界はより複雑であり、細胞レベルで明確に定義することは困難でした。
従来、細胞が「生きている」か「死んでいる」かを判断するための基準は、複数の方法に依存していました。例えば、化学反応の停止、細胞膜の破壊、再生能力の消失などが用いられてきましたが、これらは必ずしも一致するわけではなく、「死」の概念が曖昧である原因となっていました。
そこで研究チームは、数理的手法と計算生物学を融合させ、「生きている状態から戻れない限界」を理論化することに挑みました。
単細胞生物を基盤にした数理モデル
研究では、生死をよりシンプルに理解するため、単細胞生物を想定してモデル化しました。細胞の生命活動は、外部から栄養素（X）を取り込み、エネルギーを生成し、最終的に老廃物（Y）を排出するというサイクルで成り立っています。この基本的な反応を「生きている状態」と定義し、反応が持続する限り細胞は生命活動を維持します。
外部環境（栄養濃度や酸素レベル）が悪化すると、細胞は一時的に不活性状態に陥ることがあります。しかし、その後環境が改善すれば、再び「生きている状態」に復帰することが可能です。この状態は「生の延長」と見なされ、完全な死には至りません。
ところが、環境の悪化が一定の閾値を超えると、一度不活性化した細胞は、どれほど環境を改善しても元に戻らない状態になります。これこそが「死んでいる状態」です。つまり、ある条件下で生死の境界を越えてしまうと、もう生き返ることは不可能になるのです。
三次元空間に描かれた「三途の超曲面」
この生死の境界を数理的に可視化したものが「三途の超曲面（SANZ hypersurface）」です。研究チームは、栄養濃度、酸素濃度、エネルギー生成のパラメータを用いて3次元空間を構築し、細胞の生命活動の限界点を描き出しました。
このグラフでは、「生きている状態に戻れる領域」が周辺部に、「戻れない領域（死の状態）」が中央部に位置します。細胞がこの境界（SANZ超曲面）を一度でも越えてしまうと、その後いかに条件を改善しても、生命活動を再開することはできません。
「死」の理論化が持つ意義と未来
研究チームは、「死の数理理論を明らかにすることで、命の不思議や死の本質を理解する大きな一歩となる」と述べています。例えば、医療や生物学の分野では、細胞の状態を数理的に測定することで、治療の可否や生命維持の限界を判断する新たな指標として活用できるかもしれません。
もし、単細胞生物が病院で診断を受けるとすれば、医師は「栄養（X）」「老廃物（Y）」「エネルギー生成」の数値をチェックし、その細胞が「三途の超曲面」を越えたかどうかを判断することになるでしょう。
また、この理論は単細胞生物だけでなく、より複雑な多細胞生物や臓器レベルの死の判定にも応用可能であり、今後の生命科学や医療の発展に大きな影響を与える可能性を秘めています。
まとめ
東京大学の研究チームが発見した「三途の超曲面」は、生と死の曖昧な境界に対して明確な数理モデルを提供しました。この革新的なアプローチは、生命活動の本質を理解し、「死」という現象に新たな光を当てるものです。
今後、この理論が臨床やバイオテクノロジーに応用されれば、私たちの「生」と「死」に対する理解は大きく変わることでしょう。
