生物は環境の変化によって空間における分布が変化する。枯草菌や納豆菌などのバクテリアも、栄養を含んだ寒天培地に接種すると表面で成長、分裂を繰り返してコロニーを形成するが、このコロニーのサイズや空間パターンは、培地の環境条件に依存し、寒天濃度や栄養濃度によって様々なパターンを形成することが分かっている。これまでの研究において、納豆菌においても、培地の栄養濃度は増殖率に影響し、寒天濃度は栄養の拡散に影響し、寒天培地の栄養濃度が高く寒天濃度の低いときにコロニーが拡大しやすいことが分かっている。
その他の環境条件としては、寒天培地の厚みがある。納豆菌のパターン形成は、寒天培地の表面での水平方向の二次元的な拡大だけでなく、鉛直方向下向きへと立体的に拡大することが確認されている。本研究では、納豆菌(Bacillus subtilis natto)を対象として、培地の厚さを変化させたときの納豆菌コロニーのパターン形成についてモデルとシミュレーションにより解析を行った。その際、現在まで研究されてきた２次元的なモデルを、鉛直方向にも増殖可能とする３次元的なモデルに発展させてモデルを構築し、シミュレーション実験を行った。その結果、コロニーのパターン形成が２次元モデルとは異なるパターンが得られることが分かった。バクテリアのコロニー拡大のパターン形成においては、これまでは２次元的な議論に終始しがちであったが、種によっては３次元的な議論が重要であることを示唆している。