【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】18340165 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古生物学 / 化学合成生態系 / メタン湧水 / 深海生物 / 白亜紀 / 新生代 / 進化 / 海洋生態 / 層位・古生物 / 層位・古生物学

【研究成果の概要】

深海底の化学合成群集は,湧水等に含まれるメタンや硫化水素を栄養源とする.化学合成群集は白亜紀以降,その分類構成を変化させたが,その原因は未詳である.本研究は,白亜紀および新生代の化石産地において,岩相や化石相の分布調査,安定同位体比等の分析を行い,湧水場の地下構造を復元した.その結果,新生代に大繁栄したシロウリガイ類は,他の分類群が利用しがたい不安定な湧水を利用していたことが明らかにされた.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】17,710千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 2,910千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】09304049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

軟体動物 / 起源 / 系統 / 進化 / 初期発生 / 形態形成 / 分子生物学 / バイオミネラリゼーション / 生体鉱物学 / 分子系統学 / 生鉱物学 / 古生物学

【研究成果の概要】

1.比較解剖学・発生学的研究
二枚貝類に関する研究:棚部は指導学生の早風と共同で、現在二枚貝ムラサキガイの幼生殻形態を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、二枚の石灰質の殻の形成に先行してトロコファー幼生中期に楕円形の一枚の有機質の原殻Iが最初に形成されることを確認した。有機質でできた1枚の楕円形の殻は、他の軟体動物単の発生初期にも確認されることから、貝殻亜門の共有派生形質の一つと解釈される(Hayakaze & Tanabe,1999)。
頭足類に関する研究:棚部は鳥羽水族館の内山公夫氏と共同で、原始的軟体動物頭足類オウムガイの初期胚殻の形態・構造が鞘形類やアンモナイト類のものと大きく異なり、むしろ原始的軟体動物の単板類と類似性があることを明らかにした(Tanabe & Uchiyama,1997)。また、棚部と伊佐治はオウムガイの中期胚の体管組織を透過型電子顕微鏡を用いて調べて、外套膜原基が原殻の内面に付着することにより体管が形成されることを明らかにした(Isaji & Tanabe,in prep.)。さらに、棚部・佐々木は内外研究者と共同で頭足類の口球部器官、アンモナイト類の筋肉痕および体管の比較解剖学的特徴を記載し、系統学的意識を考察した(Tanabe et al.,1998;Tanabe & Fukuda,1999;Tanabe et al.,in press.)。
2.分子系統学的研究
遠藤と上島は、腕足動物の系統上の位置を明らかにすべく、ホウズキチョウチンのミトコンドリアDNAのゲノム構造を明らかにするとともに、遺伝子マップの決定されている他の動物門との比較を行った。その結果、腕足動物は前口動物の中でも環形動物と遺伝構造の類似性が高いことがわかった。さらに、他の研究者の成果を含めて総合的に検討した結果、軟体動物、腕足動物、環形動物からなるクレードでは、まず軟体動物の祖先が分岐し、ついで腕足動物と環形動物の祖先が分岐したという系統仮説が推定された(Noguchi et al.,in press)。
3.生鉱物学的研究
軟体動物における殻体形成の機構と起源を明らかにするため,遠藤は大学院生の更科と共同で、二枚貝ホタテガイの殻に含まれる主要な水溶性タンパク質(MSP-1)をコードする相補的DNAをクローン化し,MSP-1の全アミノ酸一次配列を決定した.その結果,このタンパク質が主にアスパラギン酸,グリシン,セリンの組み合わせから成る3種類のドメインが規則的に繰り返した特徴的な構造を持つことがわかった(Sarashina & Endo,1998).さらに,ドメインにおけるアスパラギン酸の配置の規則性と保存性に基づき、このドメインが方解石の特定の結晶面と特異的に相互作用して葉状結晶が形成されるという仮説を提唱した(Sarashina & Ebdo,in prep.)。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】28,800千円 (直接経費: 28,800千円)

【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)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】07304042 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

無脊椎動物 / 遺存種 / 進化 / 分子生物学 / 発生学 / 解剖学 / 分類学 / 古生物学

【研究成果の概要】

1.生態学・分類学的研究
加瀬・速水・花井・田吹・森は南太平洋全域の海底洞窟において原始的体制を持つ無脊椎動物群の存在を認めるとともに、それらの分類学的概要、生態分布、生活史などに関する調査研究を行った。予察的ながら、多くの遺存種は餌の少ない海底洞窟生活に適応した特殊な生態・生活史を持つ類が多いことが判明した。
2.発生学的研究
棚部は鳥羽水族館の内山公夫氏の協力を得て、原始的頭足類オウムガイ類の胚殻構造の形成過程を調べた結果、発生初期に有機質でできた楕円形の殻を形成することが判明した。その殻は軟体動物貝殻亜門の基幹分類群とされる単板類の殻に酷似することから、頭足類は単板類型の祖先から進化した可能性が示唆された。
3.分子系統学的研究
1)遠藤および上島は「生きている化石」を多く含む触手冠動物の高次の系統上の位置を明らかにする目的で、ミトコンドリアDNA(mtDNA)の遺伝子配列の比較および,ペプチド鎖伸長因子(EF-1a)のアミノ酸配列の比較を行った。その結果触手冠動物は後口動物より前口動物に近縁であることがほぼ確かとなった。
2)千葉は古生代から現在までほとんど形を変えずに存続している「生きた化石」カブトエビ属全4種中3種のミトコンドリアDNA、16SrRNAとCOI遺伝子の塩基配列(部分配列)を決定し、地域集団や種間の系統関係を推定した。その結果、形態の極端な安定性と遺伝的多様性は独立であり、この部類は遺伝的、あるいは集団としては他の生物と同様の分化を遂げていることが示唆された。
4.理論的研究
環境の不安定性が多型をもたらすことが理論的に指摘されているが、千葉は量的遺伝学にもとづいて長期の表現型の進化パターンを表現する数理モデルを構成し、生きている化石と呼ばれるような長期の形態の安定が、長期にわたり極端に安定な環境と、長期にわたり極端に不安定な環境のいずれかで出現することを示した。このモデルにより、体サイズの大型化(Copeの法則)、大量絶滅直後の小型化、加速度的な進化などのパターンを記述することができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】8,800千円 (直接経費: 8,800千円)