【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】層位・古生物学

【研究領域課題番号】22540477 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

系統 / 進化 / 多様性 / 二枚貝 / 色彩パタン / 貝類化石 / 現生種 / 生物相

【研究成果の概要】

分類学的・層序学的検討によりタマキガイ科二枚貝Glycymerisvestita(タマキガイ)の最古記録を上総層群野島層;約2Ma)の産出と特定した。一方、ミノガイ科二枚貝あAcestagoliath(オオハネガイ)の最古記録は宮田層および笠森層(0.6-0.5Ma)であり、A.smithi(スミスハネガイ)の最古記録も笠森層にあることから、同じ年代であることが分かった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】20540455 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

系統 / 進化 / 多様性

【研究成果の概要】

本研究の主な成果は下記の4点である。(1)「生きている化石」オウムガイを解剖し、他の頭足類、軟体動物と比較することにより、原始的形質、派生的形質を特定した。(2)オウムガイの胚の解剖から、頭足類のボディープランの起源についての仮説を提唱した。(3)殻の退化した頭足類は化石記録が乏しいが、顎に注目することにより白亜紀に現代型の鞘形類がすでに繁栄していたことを明らかにした。(4)アンモナイト類の胚殻の形態より、繁殖様式、初期生活史を推定し、白亜紀末における絶滅の要因に関する仮説を提唱した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】16405008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

左右 / 鏡像進化 / 頻度依存淘汰 / 系統進化 / 交尾行動 / 有肺類 / 巻貝 / 東南アジア / 進化 / 共存 / 系統 / 分子系統 / タイ

【研究成果の概要】

本研究の目的は、左巻と右巻の動的平衡を可能にする形質の機能と系統進化に焦点を絞り、右二型の共存機構と進化のプロセスを追究するための基礎試料を得ることにある。そのために、巻型頻度の動態調査を継続し、交尾頻度を実測することが課題である。分子系統解析により交尾器形態の進化プロセスを検証した。巻貝全体で左巻系統は、独立にくり返し進化した。ところが、9割強の属は右巻に固定している。この右への偏りは、A)鏡像変異に対する安定化淘汰、またはB)多数派有利の頻度依存淘汰により説明されてきた。しかし、仮説AとBは、互いに独立に進化した左右二型種群の存在を説明できない。本研究により、左右二型の共存を可能にする主因と考えられる右巻×左巻の交尾成功率を実測し、仮説Bとは逆の少数派有利の頻度依存淘汰を検証した。本研究成果の意義は、同一集団の左右二型が積極的に維持されるメカニズムを現場で検証し、左右二型の祖先から鏡像体のみの系統が進化した原因と考えられる、交尾器の形の役割をテストしたことにある。右巻×左巻の交尾は、内臓左右の反転ゆえに物理的に難しい。ゆえに、交尾の機会が制限される少数派の巻型が淘汰され、集団は単一の巻型に固定する。この頻度依存淘汰に対抗するメカニズムがなければ、左右二型は安定して共存できない。ところがこれまでの調査により、この一般原理に反する交尾行動の記録に成功した。すなわち、右巻×左巻の交尾を、右巻同士や左巻同士の交尾より、物理的に容易にするはずの交尾体位がくり返し確認された。こめ交尾体位においては、少数派有利の頻度依存淘汰が生じ、右巻と左巻の共存が可能になる。しかも、問題の交尾体位を可能にしている交尾器の進化プロセスを、分子系統解析により検証した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】14,080千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 780千円)

【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)