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円口類ヤツメウナギの神経進化発生学的研究による脊椎動物中脳の進化的起源の解明

Research Project

Project/Area Number 13J00621
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

鈴木 大地  筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords進化発生学 / ヤツメウナギ / 中脳 / 外眼筋 / 進化 / 神経発生
Outline of Annual Research Achievements

目的 : 本研究は、脊椎動物の中脳の進化的起源を、進化発生学的に解明することを目的としている。そこで祖先的な形質を保存しているヤツメウナギの脳発生について、神経構造や分子的な発生メカニズムの解析を試みた。以下に本年度の主な結果について記述する。
1. 神経構造解析:幼生期および成体の脳を露出させ、神経ラベリングを行う実験系を確立した。その結果、幼生期では視蓋ニューロンの分化が未熟であり、視覚入力ではなく聴側線・体性感覚入力が優占していることが明らかとなった。
2. 遺伝子発現解析:GABA作動性ニューロンのマーカー遺伝子Slc32の遺伝子発現解析を行ったところ発生期中脳では発現していなかったのに対し、アンモシーテス幼生期・変態期・成体の視蓋でVGLUTとSlc32の発現が見られた。この結果は、中脳視蓋において幼生期からGABA作動性ニューロンの分化が始まっていることを示している。
3. 外眼筋の発生メカニズムの解析:視覚系における重要な要素である外眼筋の発生メカニズムについて解析を行ったところ、基本的な外眼筋発生メカニズムはヤツメウナギでも保存されており、脊椎動物の共通祖先ですでに獲得されていることがわかった。またヤツメウナギにおいては、外眼筋の分化は幼生期・変態期を通じて長い期間で行われることがわかった。
これらの結果から、変態期において中脳構造は大規模に改変されるものの、既に幼生期には、中脳構造の改変が始まっていることが明らかとなった。これは「ヤツメウナギは発生期と変態期で2段階の中脳発生をする」という当初の想定と異なっている。実際のヤツメウナギの中脳発生は、少なくとも発生期、幼生期(成長過程)、変態期と多段階的に起きている可能性があることを示唆している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Comparative morphology and development of extra-ocular muscles in the lamprey and gnathostomes reveal the ancestral state and developmental patterns of the vertebrate head.2016

    • Author(s)
      Suzuki D*, Fukumoto Y, Yoshimura M, Yamazaki Y, Kosaka J, Kuratani S, Wada H.
    • Journal Title

      Zoological Letters

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 10-10

    • DOI

      10.1186/s40851-016-0046-3

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 脊椎動物の視覚系の進化2015

    • Author(s)
      鈴木 大地、和田 洋
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 66 Pages: 222-227

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Expression patterns of Eph genes in the “dual visual development” of the lamprey and their significance in the evolution of vision in vertebrates2015

    • Author(s)
      Daichi G. Suzuki, Yasunori Murakami, Yuji Yamazaki, Hiroshi Wada
    • Journal Title

      Evolution & Development

      Volume: 17 Issue: 2 Pages: 139-147

    • DOI

      10.1111/ede.12119

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A comparative examination of neural circuit and brain patterning between the lamprey and amphioxus reveals the evolutionary origin of the vertebrate visual center2015

    • Author(s)
      Daichi G. Suzuki, Yasunori Murakami, Hector Escriva, Hiroshi Wada
    • Journal Title

      Journal of Comparative Neurology

      Volume: 523 Issue: 2 Pages: 251-261

    • DOI

      10.1002/cne.23679

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Dual (or two-step) development of the lamprey midbrain tectum2016

    • Author(s)
      Daichi G. Suzuki, Yasunori Murakami, Hiroshi Wada
    • Organizer
      8th European Conference on Comparative Neurobiology
    • Place of Presentation
      ドイツ、ミュンヘン
    • Year and Date
      2016-04-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Beyond the dichotomy of individual and kind: The persistently reproducible module (PRM) theory of homology2015

    • Author(s)
      Daichi G. Suzuki, Senji Tanaka
    • Organizer
      International Society for the History, Philosophy, and Social Studies of Biology (ISHPSSB)
    • Place of Presentation
      カナダ、モントリオール
    • Year and Date
      2015-07-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 進化発生学における形態進化の説明の枠組み2015

    • Author(s)
      鈴木 大地
    • Organizer
      『科学基礎論学会2015年総会と講演会』ワークショップ「生物のかたちづくりの科学理論とその分析」
    • Place of Presentation
      北海道教育大学、北海道、札幌市
    • Year and Date
      2015-06-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ヤツメウナギ外眼筋発生から見た脊椎動物の頭部の進化2014

    • Author(s)
      鈴木 大地、和田 洋
    • Organizer
      日本動物学会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市(東北大学川内キャンパス)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] The evolutionary origin of the vertebrate midbrain2014

    • Author(s)
      Daichi G. Suzuki, Yasunori Murakami, Hiroshi Wada
    • Organizer
      Euro Evo Devo 2014
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2014-07-22 – 2014-07-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 複合システムとしての視覚系と脊椎動物の視覚系進化2013

    • Author(s)
      鈴木大地
    • Organizer
      日本進化学会
    • Place of Presentation
      つくば、筑波大学
    • Year and Date
      2013-08-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] "Dual visual development" in lampreys and the midbrain as a novel brain region in vertebrates2013

    • Author(s)
      Daichi G. Suzuki
    • Organizer
      European conference of comparative neurology
    • Place of Presentation
      ブダペスト、ハンガリー
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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