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急速な進化と表現型可塑性の個体群動態・進化モデルと培養実験による検証

Research Project

Project/Area Number 09J07611
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionThe Graduate University for Advanced Studies

Principal Investigator

山道 真人  総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords迅速な進化 / 表現型可塑性 / 誘導防御 / 個体群動態 / 安定性 / 環境変動 / ワムシ / イカダモ
Research Abstract

生物は環境の変化に適応して、形質をさまざまに変化させる。これまでの進化生態学では、形質変化の適応的な意義について調べられることが多かったが、形質の変化が個体群動態・群集構造・生態系機能に及ぼす影響はほとんどわかっていなかった。このような形質変化がもたらす生態的影響は、近年、活発な研究トピックになってきたが、実際に形質の変化をもたらすメカニズムの違いを比較した研究はほとんどなかった。そこで、集団中の遺伝子型頻度が変化する「迅速な進化」と、遺伝的な変化なしに個体の形質が可塑的に変化する「表現型可塑性」という2つのメカニズムを明示的に記述した数理モデルを用いて、個体群動態に及ぼす影響を比較した。連続培養装置(ケモスタット)中のワムシ(捕食者)・イカダモ(被食者)のプランクトン群集をもとにモデルを構築し、先行研究に基づいてパラメータを設定した。イカダモは、捕食者の存在下で食べられにくい群体を形成するという「誘導防御」を行うことが知られている。解析の結果、群体の防御が有効である場合には可塑性の方がより系の振動を抑え安定化するが、防御がそれほど有効でない場合には可塑性が系を不安定化しうるということがわかった。これはつまり、形質変化のメカニズムによって個体群動態が受ける影響は変化しうるということである。また、可塑性のある遺伝子型とない遺伝子型の双方を含むモデルで、より長期的な進化的安定性を調べたところ、変動環境で可塑性が有利になることが示された。以上の結果から、可塑性は振動を抑える傾向を持つものの、振動がないと可塑性が不利になるというジレンマが存在し、その結果として可塑性が迅速に進化して間欠的な振動をもたらす動態が起こりうることが明らかになった。今後は、ケモスタット実験とメタ解析による理論的な予測の検証が必要になってくると考えられる。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (12 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] An autosomal analysis gives no genetic evidence for complex speciation of humans and chimpanzees2012

    • Author(s)
      山道真人、五條堀淳、印南秀樹
    • Journal Title

      Molecular Biology and Evolution

      Volume: 29巻 Issue: 1 Pages: 145-156

    • DOI

      10.1093/molbev/msr172

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      山道真人、印南秀樹
    • Journal Title

      Heredity

      Volume: 108巻 Issue: 4 Pages: 362-363

    • DOI

      10.1038/hdy.2011.83

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    • Author(s)
      山道真人、印南秀樹
    • Journal Title

      日本生態学会誌

      Volume: 62巻 Pages: 95-109

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    • Author(s)
      Blake Matthews, Anita Narwani, Stephen Hausch, Etsuko Nonaka, Hannes Peter, 山道真人, Karen E.Sullam, Kali C.Bird, Mridul K.Thomas, Torrance C.Hanley, Caroline B.Turner
    • Journal Title

      Ecology Letters

      Volume: 14巻 Issue: 7 Pages: 690-701

    • DOI

      10.1111/j.1461-0248.2011.01627.x

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      山道真人、吉田丈人、佐々木顕
    • Journal Title

      The American Naturalist

      Volume: 178巻 Issue: 3 Pages: 287-304

    • DOI

      10.1086/661241

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      山道真人
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      京都大学数理解析研究所講究録

      Volume: 1751巻 Pages: 140-147

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      Volume: 61巻 Pages: 237-249

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      Volume: 60巻 Pages: 293-302

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      日本生態学会誌 60巻

      Pages: 137-148

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      Pages: 207-216

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      日本生態学会誌 59巻

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      日本生態学会第58回大会(ESJ58)
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2011-03-08
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  • [Presentation] ケモスタット実験と数理モデル2010

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      京都大学 数理解析研究所 研究集会 第7回生物数学の理論とその応用
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      京都大学 数理解析研究所
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      2010-11-17
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  • [Presentation] The effects of rapid evolution and phenotypic plasticity on aquatic predator-prey dynamics2010

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      95th ESA (Ecological Society of America) Annual Meeting
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      Evolution 2010
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      2010-02-21
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      東京大学
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      2009-09-10
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      Eawag(スイス連邦水圏科学技術研究所)Ph.D.Summer School 2009
    • Place of Presentation
      Eawag(Kastanienbaum, スイス連邦)
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      2009-07-11
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    • URL

      http://sites.google.com/site/mstyamamichi/home/japanese

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    • URL

      http://sites.google.com/site/mstyamamichi/

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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