要素とシステムの相互関係を理解するための複雑系生命科学を構成的生物学実験と力学系理論に基づいてたちあげ発展させた。(1)複製系の構築と情報の起源:試験管内の自律的な複製系の構築。一方で少数分子成分が複製系の遺伝をになう原理を定式化、実験で確認。(2)複製細胞系の構築i リポソームがくりかえし自己増殖する系を構築、ダイナミクスを追跡。ii リポソーム内でのRNA複製、翻訳、また膜上でのDNAハイブリダイゼーションに成功。iii 再帰的複製系では、各成分の量とその順位の間に一般に逆比例の関係がある等の統計則を理論的に発見。実際の遺伝子発現で普遍的にみたされていることを検証。(3)発生の構築i 外部からアクチビンなどの濃度を制御して、カエルの未分化細胞からほぼすべての臓器を構築。発生過程の順序をとばして正常な組織ができるjump-over現象や細胞数のcommyunity効果を発見。更に構築した心臓や眼を生体内に移植し正常に機能することを確認。ii 相互作用力学系理論にもとづいて、細胞分化の一般的機構を提唱し、発生の安定性と分化の不可逆性、位置情報生成を説明。(4)進化の構築i 表現型の揺らぎと遺伝子の進化速度との比例の理論を提唱、大腸菌の進化実験で確認。ii 相互作用による表現型分化が遺伝型の進化を促すという同所的種分化の機構を提案、発生と進化の関係を与える。大腸菌の進化実験で多様化における相互作用の重要性を確認。iii 大腸菌の粘菌の共生体を構築、その過程を遺伝子発現の変化で追跡。(5)構成的生物学実験の一般的方法論・技術の確立:マイクロ加工技術を応用した1細胞長期培養観測装置系、オンチップセルソーターの開