【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】15K14589 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロCT / 形態学 / 分類学 / 生物多様性 / 解剖学

【研究成果の概要】

X線マイクロCTを用いて、小型種、微小種の内部構造を高解像度で明かにすることを目的に、様々な生物で撮影実験を行った。石灰化した生物の骨格は比較的容易にデータを取得できたが、軟体部、化石を撮影する際には工夫が必要である。特に微小標本を撮影する際には温度変化や僅かな振動が結果に影響する。通常のCT装置では撮影困難なサンプルのデータを取得するために、放射光X線CTを用いて撮影実験を行い、良好な結果を得た。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】15H04412 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

化学合成群集 / 分子系統樹 / 生物地理 / 深海 / 幼生 / 比較解剖 / 化石 / 古生態 / 系統進化 / 海洋生態 / 層位・古生物学 / 解剖学 / 分類学

【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物群集の諸系統がいつどのような環境から化学合成系に進出したのか、異なる環境への進出を容易にする特性はなにか？　本研究では、軟体動物門腹足綱の複数系統について、深海、干潟の嫌気環境および様々な好気環境の種を含めた網羅的な種間系統樹を作成、形態比較に基づく分類学的検討ならびに化石記録と幼生生態の詳細な検討とあわせて、各環境への進出の絶対年代とルートに関しての傾向とその放散の要因を探った。その結果、個体発生様式の差異、すなわちプランクトン食幼生期における表層分散の有無が、進化スケールにおける新規環境進出に影響を与えている可能性が示された。

【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、深海熱水噴出域に生息する固有種の一部が幼生として表層まで遊泳し、長距離分散することを明らかにした点は重要である。これは熱水噴出域と光合成環境の物質循環にも新たな視点を加えるものと考える。
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。温泉間の幼生分散をより詳細に把握することで、環境影響を最小限に抑えた鉱床開発が可能となるかもしれない。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】18770066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 生態学 / 分類学 / 解剖学 / 進化生態学 / 適応放散 / 両側回遊 / 海底洞窟 / 分子系統 / アマオブネ

【研究成果の概要】

コハクカノコ科の貝類が、1)海底の洞窟から、2)様々な地下水環境を経て、2)地上の淡水河川へ進出したユニークな分類群であるという仮説のもと、同科貝類の自然史解明と系統解析を行った。その結果、暗所から明所という放散過程が確認された一方、地下水を経た地表進出という単純なモデルは否定された。この放散過程には、幼生期の極めて高い分散能力が大きな役割を果たしている可能性が高い。なお研究成果は3つの国際学術誌に掲載された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 300千円)

【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)