【研究領域課題番号】19KK0385 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

深海 / 多様性 / 進化 / 生物地理 / 幼生

【研究成果の概要】

熱水・冷湧水や鯨骨・沈木周辺堆積物を含む深海化学合成生態系の動物種は，いつ，いかなる環境から，どのように現在の系に進出したのか？ また，化学合成系外の深海，特に 6,500 m 以深の超深海において，何が種の垂直・水平分布を規定し，種分化はどのように生ずるのだろうか．申請者は基課題において，巻貝を主な対象とし，１）個々の系統における生息環境と深度分布の把握，２）系統樹構築と化石記録参照による各環境・深度への進出ルートと絶対年代の探索を行っている．また，３）初期発生様式が，異なる環境・水深・地域間の移動を規定するとの仮説のもと，幼生生態の解明を通じて化学合成系と超深海における動物の起源と進化を理解しようと試みている．そこで本国際共同研究では，１）各研究機関の深海性貝類および化石試料を大規模に解析すると共に，２）ゲノム解析と形態比較の新手法を導入し，更には ３）世界各国の第一線研究者とのネットワーク構築を進め，多角的な議論を行うことで，深海動物の進化について全球的かつ統合的な理解をめざす．
研究期間の2年目である2021年度には，海外共同研究者からすでに貸与を受けている試料の形態的解析を行い，また国内外の試料について次世代シーケンサによるショットガンシーケンシングを実施した．なお当初計画では欧州の3ヶ国に計7ヶ月滞在し在外研究を行う予定であったが，コロナ感染症の影響により渡航が認められなかった．ただし，Zoom等による打ち合わせを頻繁に実施しており，方向性のすり合わせやデータの共有に大きな支障は生じていない．上記の成果の一部は2021年4月以降に7編の論文として公表した．

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))

【研究期間】2020 - 2022

【配分額】15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)

【研究領域課題番号】18H02494 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

深海 / 多様性 / 進化 / 生物地理 / 幼生 / 海溝 / 系統 / 底生動物 / 初期発生 / 系統樹 / 殻

【研究成果の概要】

熱水・冷湧水を含む化学合成系の底生動物は，いついかなる環境からどのように現在の系に進出したのか？ また，化学合成系外の深海，特に6,500m以深の超深海において，何がベントスの垂直・水平分布を規定し，種分化はいかにして生ずるのだろうか．本研究では、貝類と甲殻類の複数系統を対象に，浅海から海溝最深部まで，化学合成系・非化学合成系の試料を採集，個々の種の生息環境と深度分布を詳細に把握し，種間系統樹構築と化石記録参照により，各環境・深度への進出ルートと絶対年代を探索した．その結果，初期発生様式が，異なる環境・水深・地域間の進化的・生態的タイムスケールでの移動を規定する主因の１つであることを示した．

【研究の社会的意義】

学術的意義: 深海における生物群集の成立と維持機構，種超階級から個体群レベルでの多様性，個体群間の移動，幼生の生活史など，海洋生命系の理解に関する基礎知識を得た．ことに，深海熱水噴出域や海溝最深部における動物種の分布や種組成，分子系統樹構築による各環境進出過程の理解を進め，幼生分散が与える影響の大きさを明らかにした．
社会的意義: 熱水噴出域周辺のレアメタル鉱床開発にあたっては、特異な生態系を保全するため、そこにすむ生物の多様性や生態を詳しく知る必要がある．海溝域を含め，海洋保護区の設定にも貢献する知見を得られたと考える．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】24770072 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

両側回遊 / 軟体動物 / 腹足類 / 幼生 / 河川 / 生物地理 / 熱帯 / 国際研究者交流 / 国際情報交換 / フランス / パプアニューギニア / 進化 / 分類学 / パプア・ニューギニア / 島嶼河川

【研究成果の概要】

熱帯島嶼の河川は一般に急傾斜で流程が短い。腹足類は同環境に卓越する両側回遊動物の一群であり、アマオブネ・コハクカノコ・トウガタカワニナ・マミズスナウミウシ科の4系統が、白亜紀－新生代にかけ独立に河川進出した。多くは典型的な小卵多産で、孵化したプランクトン食幼生の生残に塩分を要する。本生活史復元には変態前後の殻体元素比解析が有用である。アマオブネ科では両側回遊から純海水性への進化的逆転がおきたほか、笠型の平行的獲得がみられ生態的制約の強さが伺われる。同科回遊群は種の多様性極大がCoral Triangleにある点で浅海性底生動物の一般的傾向に近似し、主な地理的分布規定要因は海流および気温である。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】18634009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

第7回国際頭足類シンポジウム / 軟体動物 / 頭足類 / 系統分類 / 生態 / 進化 / 生物地理 / 機能形態

【研究成果の概要】

1.ホームページの立ち上げとファースト・サーキュラーおよびポスターの作成
第7回国際頭足類シンポジウム実行委員会を組織して二回の会合を持ち、シンポジウム開催に向けて、シンポジウムの日程(2007年9月14日-16日、北海道大学国際交流会館)、巡検計画(シンポジウム終了後1日巡検およびそれに引き続く3日巡検)、プロシーディングス出版、科学委員会、名誉委員会などの組織などを検討した。その結果に基づき、平成18年6月17日にホームページ(http://www.cephalopod.jp/index.html)を立ち上げるとともに、世界中の頭足類研究者にこのことをアナウンスして、参加を呼びかけた。次いで、2006年12月にファースト・サーキュラーを発信するとともに、国内外の研究機関、博物館、研究者、および協賛機関(日本古生物学会、日本貝類学会、北海道三笠市、中川町)にポスターを送付した。さらに、2007年3月からは登録受付を開始した。これまでのところ、日本を除く世界13カ国の約40名の研究者から参加の意思が伝えられており、日本人を含めて約100名の参加が見込まれる。
2.巡検案内書の作成
シンポジウムの一環として、2007年9月17日に北海道三笠市・夕張市周辺の海成白亜系の見学とアンモナイト化石の採集のための1日巡検(案内予定者:栗原憲一、川辺文久)、9月18日から21日までの日程で北海道中川町周辺の海成白亜系の見学とアンモナイト化石の採集のための3泊4日巡検(案内予定者:高橋昭紀、疋田吉識、ジェンキンズ・ロバート)を計画した。高橋は、そのための予備調査を行った。すでに、巡検案内書(英文)の原稿は完成済みで、三笠市博物館研究報告として2007年中に出版される予定である(巡検参加者に配布予定)。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006

【配分額】2,400千円 (直接経費: 2,400千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】18253007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

東南アジア熱帯島嶼 / 軟体動物 / フィリピン / インドネシア / 新生代 / 多様性 / 古生物地理 / 微化石年代 / 古生物 / 進化 / 生物地理 / 冷湧水性化学合成群集 / 古環境 / 酸素安定同位体 / サンゴ礁

【研究成果の概要】

フィリピンとインドネシアの新生代及び現生の海生無脊椎動物群を様々な研究手法で検討し、地球上で最も高い東南アジア熱帯島嶼の種多様性の成立過程を検討した.本研究により、多くの新たな新生代化石群を見いだされ、微化石解析から年代が明らかとなり、インドネシア海路を挟む東西の地域が過去には独立の生物地理区であったこと、鮮新世の温暖期には恒常的にエルニーニョ現象が存在したことなど、多くの新知見が得られた.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】34,580千円 (直接経費: 26,600千円、間接経費: 7,980千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】15253008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海底洞窟 / インド・太平洋 / 種分化 / 軟体動物 / 生物地理 / 進化 / 古環境 / 初期発 / コハクカノコ科 / 初期発生 / 捕食 / 間隙水環境 / アンキアリン環境 / 巻貝 / アマオブネガイ目 / 甲殻類 / タマガイ科 / 陸上進出

【研究成果の概要】

1.海底洞窟の軟体動物や甲殻類の分類学的研究をおこない、アミ類の2新種、コハクカノコ科巻貝の1新属、3新種を報告した。さらに海底洞窟産コハクカノコ科巻貝4新属、4新種を見いだし、それらについて論文の投稿字備中である。
2.海底洞窟は捕食者が僅かで、それは中生代中頃の浅海の生態系との共通点といえる。本研究では両環境を比較るため、穿孔捕食するタマガイ科巻貝の捕食史を再検討し、同科は白亜紀末に出現し、貝類に対する穿孔捕食は白亜紀末から増えたことを明らかにした。一方宮古島と伊江島の2カ所の海底洞窟の貝類殻の穿孔と破砕捕食痕の頻度を5%以下であり、その頻度はこれまでに知られている白亜紀後期の貝類化石群に見られる頻度にほぼ等しいことを明らかにした(論文準備中)。
3.フィリピンの遠くはなれたつのアンキアリン洞窟からのコハクカノコ科巻貝の1新種のmtDNAのCOI遣伝子塩配列を用い、アンキアライン洞窟の動物として初の個体群解析を行った。その結果、2島の集団ひとつの氾生殖個群であり、孵化した幼生が川を下り、海での浮遊幼生期をおくったのち河口で着底・変態、幼貝が遡上する両側回遊という生活環が、アンキアライン洞窟進出にあたっての前適応であることを指摘した。
4.海底洞窟産コハクカノコ科貝類を検討し、これらの種がインド・太平洋島嶼に極めて広く分布することを明らかにした。種多様性は東南アジアでで最も高く、そこから離れるに従い種数の低減し、大西洋では見つかっていない。最古の化石はパリ盆地の漸新世の海底洞窟堆積層で、第四紀には太平洋の各地で発見されている。一般に、海底洞窟棲生物は分散能力が低く、プレートの移動によってのみ移動可能であると考えられているが、これは不十分なサンプリングによるもので、コハクカノコ科貝類の時空分布は浅海サンゴ礁域の明所の生物の分布様式と全く同じ特徴を示すことが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】33,930千円 (直接経費: 26,100千円、間接経費: 7,830千円)

【研究分野】系統・分類

【研究領域課題番号】11691196 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海底洞窟 / 軟体動物 / 甲殻類 / 分類 / インド・太平洋 / 腕足類 / 進化生態 / 生きた化石 / 陸上進出 / カリブ海 / anchialine / 進化 / 海洋生物地理 / 貝形虫 / 生物地理 / 太平洋 / インド洋

【研究成果の概要】

1.海底洞窟特有のソビエツブ科巻貝の2新属4新種、クチキレエビスガイ科の1新属2新種、従来全く知られていない殻形態を示す1新属1新種(Pluviostillac palauensis)を発見、報告した。
2.海底洞窟のシラタマアマガイ属巻貝の殻体を検討し,2新種を含む6種を識別し,コハクカノコガイ属と単系統群(コハクカノコガイ科)を構成することを明らかにした.また、それらの軟体の解剖学的研究を進め、殻体による結果を支持した。
3.マーシャル島の化石種を検討し,この種はシラタマアマガイ属に近縁な新属であることを明らかにし,同類が中新世には既に海底洞窟のような環境に適応していたことを示した.
4.海底洞窟のシラタマアマガイ属と河川に生息するコハクカノコガイ類の殻体および軟体の解剖学的研究を進めた。また、両者の環境を繋ぐanchialineやhyporheic環境から多くの未知のコハクカノコガイ類を発見し、それらを分類学的に検討し、2新属を認めた。
5.コハクカノコガイ類を含むアマガイ上目の解剖と分子系統学的研究から、同目は複数回地上環境へ進出し、また、コハクカノコガイ類は海底洞窟などの隠生的な環境に適応した後、anchialineやhyporheic環境、さらに地上の河川に進出したことを明らかにした。
6.海底洞窟及びanchialine環境の微小甲殻類のカラヌス目Ridgewayia属の1新種を見いだした。この種は北大西洋や地中海の種に近縁であることが強く示唆された.また、アミ目のHeteromysoides属とHeteromysis属の4新種、BochusaceaのThetispelecaris属の1新種を見いだした。Thetispelecaris属の新種は同属の2番目の記録であり、その由来は海底洞窟から深海に進化したことが示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】21,850千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 1,350千円)

【研究分野】系統・分類

【研究領域課題番号】08041162 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古生物学 / 海底洞窟 / 二枚貝類 / 巻貝類 / 進きた化石 / 貝形虫類 / 進化 / 大量絶滅 / 生きた化石 / 実形虫類 / 海洋生物学 / 生物地理 / 生きている化石 / 軟体動物 / 甲殻類

【研究成果の概要】

研究代表者は、海底洞窟性巻貝のムシロガイ科、ソビエツブ科の分類学的研究を進め、多数の新種を見いし(貝類学雑誌に発表)、パラオの1海底洞窟から、アマオブネガイ類に類縁の可能性のある未知種(新属・新種)を発見した(発表予定)。この巻貝は、これまで知られているどのグループにも類似しない風変わりな形態を持ち、海底洞窟特有のグループと判断された。
研究分担者の速水は、二枚貝類の殻サイズの時代変化と海底洞窟の同類の繁殖戦略の比較から、地質時代の生物の大量絶滅の要因について、新たな仮説(貧栄養仮説)を提唱した(遺伝に発表)。深海と同様に、海底洞窟の二枚貝類は貧栄養環境への適応として、殻サイズが極端に小さい。大量絶滅時には、その前後の時代と比べて、二枚貝類は小型化していることをつきとめた。限石衝突や他の地質的事変が海洋の貧栄養をもたらし、その結果、大型種(或いはグループ)が差別的に絶滅したものと解釈された。
研究分担者の武田は、パラオの海底洞窟の調査から、6種のカニ類を見いだした(Natural Environmental Sci.Res.に発表)。これらのうち、クモガニ科のSchlzophyrys dahlakは、これまで紅海南部にのみ知られていた種で、ワタリガニ科のCharybdis paucidentataはペルシャ湾、紅海と西インド洋に知られていた種である。また、ワタリガニ科の3種(オオハシカルパガザミ、ナキガザミ、Charybdis paucidentata)は、海底洞窟特有の種である可能性が強く示唆された。
研究分担者の田吹等は、海底洞窟から新たな「生きた化石」貝形虫の新属新種を見いだし、その起源を論じた(イギリス古生物学会誌に発表予定)。この新属は、深海に棲むCardobairdiaから進化したもので、捕食者の少ない海底洞窟に適応することで生き残ったと考えた。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1996 - 1998

【配分額】25,700千円 (直接経費: 25,700千円)