【研究領域課題番号】21H02100 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超好熱古細菌 / ウイルス / 進化 / タンパク質 / 古細菌 / 多様性 / 超好熱菌

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究領域課題番号】21H02544 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

社会性アブラムシ / 兵隊階級 / 毒タンパク質 / 多様性 / 進化

【研究成果の概要】

本年度は、国内で採集した3種4タイプの社会性アブラムシを用いて、中腸と唾液腺の組織別RNAseq解析をおこない、兵隊攻撃毒の候補遺伝子を探索した。解析した種は、ワタムシ族に属するボタンヅルワタムシ（ゴール世代、二次寄主世代）とクサボタンワタムシ（二次寄主世代）、ツノアブラムシ族に属するヒエツノアブラムシ（二次寄主世代）で、各サンプルの兵隊および非兵隊から中腸と唾液腺の全RNAをそれぞれ抽出し、cDNAライブラリーを作製後、シーケンスを行った。その後de novoアセンブリ、リードマッピング、発現量解析を行い、兵隊で有意に発現亢進する遺伝子を攻撃毒候補として選別した。興味深いことに、ボタンヅルワタムシのゴール世代では唾液腺における兵隊特異的発現遺伝子が39個しか同定されなかったのに対し、ボタンヅルワタムシとクサボタンワタムシの二次寄主世代における兵隊特異的発現遺伝子は770個および641個と、ゴール世代に比べて10倍以上多い遺伝子が同定された。この結果は、ボタンヅルワタムシおよびクサボタンワタムシの二次寄主世代においては、唾液腺において様々な兵隊攻撃毒タンパク質が貯蔵されている可能性を示唆するものであり、現在詳細な解析を続けている。本年度はまた、ハクウンボクハナフシアブラムシの予備的解析から得られた毒タンパク質のペプチド抗体を作製して特異性チェックを行ったほか、大腸菌による組換えタンパク質発現や吐き戻し液のプロテオミクス解析についても予備的実験をおこなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【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】生態・環境

【研究領域課題番号】16H05772 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酸性化 / 温暖化 / サンゴ礁 / 気候変動 / サンゴ群集 / 進化 / 適応 / パラオ / サンゴ / 海洋酸性化 / 多様性 / 野外

【研究成果の概要】

サンゴ礁生態系は，大気CO2 濃度の増加による温暖化および海洋酸性化の影響を最も顕著に受ける可能性がある海域として危惧されている。しかしパラオ国沿岸にて海水中のCO2 濃度および水温が周辺海域よりも高いにも関わらず、高被度・高多様度のサンゴ群集が生息する湾（ニッコー湾）が発見された。このような環境は湾内の海水の滞留時間が2ヶ月以上と長く，湾内に生息サンゴの石灰化活動と有機物分解が関係していることが明らかとなった。さらに湾内に生息するサンゴは本湾の環境に適応している可能性が示された．これら結果からサンゴなどの生物は高水温・高CO2環境に対してある程度適応する能力を有する可能性が予測された。

【研究の社会的意義】

現在急速に進行している気候変動に伴って海洋の酸性化および温暖化はサンゴ礁域をはじめとする様々な生物や海の生態系に対して多大な影響を与える可能性が懸念されている。一方で本研究では，このような環境の変化に対してサンゴは順応あるいは適応する能力を有する可能性が示唆された。これら生物による環境変動に対する適応機構などが今後さらに明らかにされれば，学術的には環境の変動に対する生物の進化プロセスの解明につながることが期待される。さらに今後のサンゴ礁生態系の将来予測，さらにはサンゴ礁の保全や気候変動への適応策を講じる上で欠かせない科学的知見としての社会的意義が高い結果が得られたといえる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【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】外科学一般

【研究領域課題番号】15H04921 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

CRT治療感受性（抵抗性） / evolution / 次世代シークエンサー / メチル化 / 食道癌 / 食道がん / LRP1B / LDL受容体 / APOBEC / SNP / オミックス解析 / multi regional analysis / Bioinformatics / エピゲノム解析 / 多様性 / methylation / clonality / CCFP

【研究成果の概要】

本研究では単に食道がん原発巣切除標本のマルチサンプリングから進化解明を行う基礎研究の内容から、食道がんに対する重要なアームのひとつであるCRT治療感受性(抵抗性)の機序解明や予測法の確立に活かすという臨床研究へと方向性をシフトした。食道がん28例に対してCRTを実施したところ14例が抵抗性群であり、4例については治療前と再発後に各々4～6検体のゲノム精緻解析を実施した結果、再発時の系統樹様式と再発クローン特異的シグネチャー、ゲノムコピー数変異の特徴を明らかにした。また、食道がん原発巣99例ついてはメチル化解析も併施しており、オミックス解析の結果、特定の遺伝子変異との関係性について明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】26430181 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

聴覚 / 進化 / 多様性 / 適応 / 環境 / ゲノム / omics

【研究成果の概要】

聴覚は、動物が外部環境を音として認識する感覚であり、コミュニケーションや外敵の察知などに機能する。特に哺乳動物は非常に高次で多様な聴覚機能を有することが知られており、その進化・適応メカニズムの解明は動物全体の進化・多様性を理解する上で不可欠な知見である。一方で、聴覚を担う機械受容システムは特定の責任遺伝子が明確でなく、システム自体の複雑さのために視覚などの 他の感覚器と比較して進化や多様性の研究は限られている。本研究では、哺乳類と鳥類からの-omicsデータの産出と情報学的、進化学的な比較解析に基づき、聴覚システムの適応的な機能獲得過程を明らかにしていくこと、さらに、その過程に深く関わる聴覚システムの責任遺伝子を明らかにすることを目的とした。これまでに、哺乳類のマウス、および鳥類のキンカチョウから内耳を単離し、RNA-seq解析に用いる複数のライブラリの構築準備が完了している。また、既存のデータベースより耳、および関連部位での遺伝子発現情報や疾患関連遺伝子等の調査・収集を行った。今後は、これらの材料、データを用いて、実験、および情報解析の両面からさらなる目的の達成に向けて研究を実施していく予定である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】自然人類学

【研究領域課題番号】25291103 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オセアニア / 肥満 / 脂質代謝 / 多様性 / 進化 / 自然選択 / 多型 / 移住

【研究成果の概要】

Munda、Kusage、Rawakiに居住するソロモン人各25検体についてゲノムワイドSNP解析を行った。他集団のデータを併せて主成分分析を行い、ポリネシア集団の祖先は、東南アジア起源であり、メラネシアで原住民と混血した後、ポリネシア地域に拡散したことが示唆された。
食欲抑制作用をもつオレオイルエタノールアミン（OEA）は、脂肪酸アミド加水分解酵素（FAAH）によって分解される。オセアニア人694人を解析したところ、rs324420-CはBMIの増加と有意に関連していた。FAAHによるOEAの分解が促進することが、オセアニア集団において過食による肥満増加をもたらしている可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【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】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】20570094 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多様性 / ヤブガラシ / 倍数性 / 種分化 / 進化 / ヤブカラシ / ブドウ科 / 3倍体化 / 異質倍数性 / 花粉稔性

【研究成果の概要】

DNAによる分子系統解析の結果、中国大陸には多くの系統が分布していること、特に昆明省では多様なことが20年度の調査で明らかになった。21年度の調査ではそれらの中のごく限られた遺伝子型がマレー半島、ジャワ島、ボルネオ島、台湾などにそれぞれ、ボトルネック効果によるとみられるようなばらばらな分布を示すらしいことがわかってきた。今までの調査と今年度の調査を総合すると、日本に分布する、いわゆるヤブガラシには染色体数でみると2倍体と3倍体があり、2倍体には南西日本型、北西九州型、そして広く日本の関東以南に分布する型の3型があること、3倍体には日本に広く分布する型と沖縄本島に分布する型の2型あることがわかった。そして前者は広く日本に分布する2倍体から、後者は南西日本型から派生したものと推測される。これらの5型はDNAによる分子系統解析によって詳細に比較検討され、それぞれの遺伝的関係も明らかになってきた。記載分類学的にみると北西九州型はツンベルグによってCayratia japonica(これは和名ではヤブガラシとされてきている)の原記載をされたもので、これをヤブガラシと認めるならば、日本に広く分布するものとは形態的にも区別可能なものである。したがって、日本に広く分布するものは形態的にも、遺伝的にも別の未記載の分類群であることがわかった。そこで、日本に分布する「ヤブガラシ」の遺伝的関係を考慮しつつ分類学的に再検討するために北西九州型がどのような分布を示すのか調査したところ、非常に複雑な分布をしていることが明らかになってきた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【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】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】19570078 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多様性 / 霊長類 / 解剖学 / 進化

【研究成果の概要】

チンパンジー、ゴリラ、オランウータン、ニホンザル、これら4種の霊長類と4種のクマ科動物、ジャイアントパンダ、マレーグマ、ホッキョクグマ、ヒグマの後肢の可動性を、CTスキャナーを用いて非破壊的に観察した。その結果、4種の霊長類とジャイアントパンダ、マレーグマの2種のクマ科動物において、足根骨の回転とスライドによる足の顕著な回外が確認された。さらに、霊長類において、第一趾の屈曲に伴う第一中足骨の内転が4種の霊長類全てに確認され、オランウータン、ゴリラ、ニホンザル、チンパンジーの順でその可動域は大きかった。また、ゴリラやチンパンジーでは第一中足骨は足の背腹平面で内転しており、上下斜め方向に可動面を持つ他の2種の霊長類とは可動様式が異なっていた。足根骨の回転とスライドによる足の回外は、木登りに対する形態学的適応と考えられる。また、第一中足骨の足の背腹平面で内転は地上性適応の一環と考えられる。さらに、その可動性がチンパンジーで小さかったことから、チンパンジーがより地上性適応しているものと推測される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【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】生態・環境

【研究領域課題番号】15657005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

色覚 / 視物質 / オプシン / 魚類 / 進化 / グッピー / ゼブラフィッシュ / 色覚変異 / 多様性

【研究成果の概要】

視物質にサブタイプをもつことは魚類に特徴的であり多様な水中光環境への適応進化と考えられるがサブタイプのレパートリーが完全に解明されている魚種はゼブラフィッシュをはじめわずかである。ゼブラフィッシュは緑型視物質に4種類ものサブタイプをもちそれらの吸収波長は10〜20nm間隔で分化しているだけでなく網膜中の発現領域/時期も分化している。本研究で私はそれらの祖先視物質を再構成して吸収波長分化の過程を明らかにし、そこに関わるアミノ酸置換を同定した。さらにGFPをレポーターとした遺伝子導入魚の解析から第一緑型遺伝子の上流15kbに第一及び第二緑型視物質遺伝子を細胞種特異的に発現させる領域を見出した。さらに、私は胚と成魚に対してこれら重複視物質遺伝子の発現パターンをin situ hybridizationによって調べた。その結果、赤型、緑型共より短波長感受型の遺伝子から順に発現が開始され、成魚では網膜の中央〜背側領域と周縁部+腹側領域で発現する遺伝子のセットが異なっていた。ゼブラフィッシュは重複視物質遺伝子が網膜で異なる発現パターンを示すことにより成長時期あるいは視野によって異なる色覚を有することが示唆された。このことは本研究の本来の研究対象種であるグッピーにおける視物質サブクラスの多様性解明へ道標となった。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】人類学(含生理人類学)

【研究領域課題番号】09554056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

霊長類 / 新世界ザル / 培養細胞 / cDNA ライブラリー / 視物質 / 脊椎動物 / 進化 / 多様性 / cDNAライブラリー / PCR / 細胞バンク / 原猿 / _cDNAライブラリー

【研究成果の概要】

総計14種の霊長類からRNAパネルを作成した。内訳は類人猿6種、チンパンジー(Pan troglodytes)、ボノボ(Pan paniscus)、ゴリラ(Gorilla gorilla)、オランウータン(Pongo pygmaeus)、フクロテナガザル(Hylobates syndactylus)、クロテナガザル(Hylobates concolor);旧世界ザル4種、ブルーサイクス(Cercopithecus mitis)、パタスモンキー(Erythrocebus patas)、ハヌマンラングール(Presbytis entellus)、キングコロブス(Colobus polykomos);新世界ザル2種、コモンマーモセット(Callithrix jachus)、ワタボウシタマリン(Saguinus oedipus);原猿類2種、メガネザル(Tarsius bancanus)、ショウギャラゴ(Galago senegalensis)。原猿類は繊維芽細胞株より、その他は白血球細胞株よりRNAを抽出した。これらを用いて本来網膜で発現する視物質遺伝子の非特異的発現の検出をRT-PCR法で試みたが、検出することができなかった。本課題のもう1つの目的である、視物質遺伝子の構造機能解析においては、次の結果を得た。1)ヨザルには定説に反し複数の赤緑視物質遺伝子座位が存在する。2)そのなかにはY染色体に転座し、pseudo化している遺伝子がある。3)コモンマーモセットの赤緑視物質遺伝子には3つ対立遺伝子型以外には変異は検出されず、染色体FISHの結果を総合すると、X染色体1座位3対立遺伝子モデルに完全に従う。4)ハトの全ての視物質遺伝子を解析した結果、紫外線視物質であると考えられていたSWS1は紫感受性に近く、それ以外の視物質にも紫外線感受性のものは無かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】12,300千円 (直接経費: 12,300千円)