貝殻微細構造の進化：殻の生産コストに注目して

• Project/Area Number: 17J09855
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Stratigraphy/Paleontology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 佐藤 圭 京都大学, 理学系研究科 地球惑星科学専攻 地質学鉱物学分野, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 貝殻微細構造 / バイオミネラリゼーション / 二枚貝類 / 原鰓類 / 中生代 / 貝殻タンパク質 / アコヤガイ / 真珠構造

Outline of Annual Research Achievements

二枚貝原鰓類における貝殻微細構造の進化史を明らかにすることを目的とした研究を前年度に引き続き実施した．本年度は新たに三畳紀の化石原鰓類について調査を行い，前年度のジュラ紀以降の結果やPaleobiology databaseの採録データを参照しつつ，得られたデータ全体を総括・分析した．その結果，中期ジュラ紀～前期白亜紀にNuculanidaeが微細構造組み合わせを真珠構造から均質構造へと進化させたこと，微細構造進化のタイミングの直後に当該分類群の産出頻度が上昇していることが改めて裏付けられた．また，現生原鰓類の貝殼中の有機物量を熱重量分析によって測定した．その結果，均質構造は真珠構造より有機物含有量が少なくから殻形成コストが小さいことが明らかとなった．以上の結果は，低コストな微細構造の獲得が原鰓類の適応放散に関係していた可能性を強く示唆するものである．一連の研究の進捗状況は概ね予定通りであり，現在国際誌への論文投稿の準備中である．
また，このような過去の微細構造進化を分子生物学的側面から解釈する基礎的研究として，現生アコヤガイの貝殻タンパク質と貝殻微細構造形成との関係について研究に取り組んだ．貝殻の鉱物種や結晶形は貝殻に微量に含まれるタンパク質によって制御されているが，低温環境時のアコヤガイは真珠構造が作れずに均質構造に類似した異常殻を形成することがあると報告されている．リアルタイムPCR法によって貝殻タンパクの発現パターンと微細構造種を対比することで，異常殻形成に関与している可能性の高い貝殻タンパク質をリストアップすることに成功した．本成果はまだ分析途中ではあるが，微細構造の進化という現象について，今後古生物学的知見と分子生物学的解釈を結びつけてゆく上で極めて重要な基礎的知見であるといえる．

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Crystallographic texture analysis of Protobranchia (Mollusca: Bivalvia): interspecific variations, homology and shell microstructural evolution (2017)
  • Author(s): Sato Kei、Checa Antonio G.、Rodriguez-Navarro Alejandro B.、Sasaki Takenori
  • Journal Title: Journal of Molluscan Studies Volume: 83 Issue: 3 Pages: 304-315
  • DOI: 10.1093/mollus/eyx021
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Discovery of chemosynthesis-based association on the Cretaceous basal leatherback sea turtle from Japan (2017)
  • Author(s): Jenkins, R.G., Kaim, A., Sato, K., Moriya, K., Hikida, Y. and Hirayama, R.
  • Journal Title: Acta Palaeontologica Polonica Volume: 62 Pages: 683-690
  • DOI: 10.4202/app.00405.2017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 白亜紀オサガメ類Mesodermochelys に共生する穿孔性二枚貝類 (2019)
  • Author(s): 佐藤圭，ジェンキンズロバート
  • Organizer: 古生物学会
• [Presentation] Shell microstructures of vent and seep pectinodontid limpets exhibiting intraspecific variations in shell morphology (2018)
  • Author(s): Kei Sato, C. Chen, R.G. Jenkins, H.K. Watanabe
  • Organizer: 日本惑星科学連合
• [Presentation] Shell microstructural evolution of protobranch bivalves; with a focus on the nacre-loss event (2018)
  • Author(s): Kei Sato
  • Organizer: 5th International Paleontological Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 化石原鰓類の貝殻微細構造とその進化：上部白亜系から産出する化石種を中心に (2017)
  • Author(s): 佐藤圭
  • Organizer: 古生物学会
• [Presentation] The shell microstructures of fossil protobranchs and their evolutions; with a focus on the nacre-loss event, (2017)
  • Author(s): Sato, K.
  • Organizer: 14th International Symposium on biomineralization
  • Int'l Joint Research