| Project/Area Number |
20K04149
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
生形 貴男 京都大学, 理学研究科, 教授 (00293598)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 機能形態空間 / 個体発生軌道 / 外殻性頭足類 / 静水力学特性 / アロメトリー / 理論形態モデル / 逆解析 / 流体力学特性 / 進化形態学 / 頭足類 |
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| Outline of Research at the Start |
アンモナイトなどの頭足類は広義の遊泳性と考えられるが、成長に伴う殻形状の変化様式は種によって多様である。その進化的意義を理解するために、本研究では、静水力学特性と流体力学特性に注目し、これら機能特性に最適な殻形状の変化様式がどのようなものかを数理モデルを用いて評価する。また、実試料の測定から、多数の種について上記機能特性を評価し、モデルを使った機能形態解析の結果と比較することで、遊泳性の生活型による機能的制約が頭足類の殻形状と成長様式の多様性をどのように制約しているのかを明らかにする。この目的を達成するために、頭足類の殻形状に見られる多様な成長様式を統一的に表現できる数理モデルを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンモノイドの殻形状の個体発生変異に注目して，成長と共に殻形態の静水力学・流体力学特性がどのように変化するのかを評価し，実際のアンモノイドに見られる個体発生変異の多様性とその偏りが上記機能特性でどこまで説明できるかを考究することが本研究の目的である．
昨年度は，一昨年度に考案した不等成長の理論形態モデルに基づいて，体全体の比重，浮心，重心を成長段階毎に計算する方法を確立し，比重の重くなりにくさや姿勢の安定性の成長にともなう変化を様々な個体発生パターンについて評価した．その際に用いた不等成長モデルの成長パラメータは化石試料から直接計測することが出来ないので，再現された理論形態モデルと実物との比較は直感的な絵合わせで行っていた．そこで今年度は，試料から直接実測可能な形態測定項目のデータセットから，不等成長モデルの成長パラメータを推定する逆解析手法を考案し，ジュラ紀～白亜紀のアンモノイドに適用した．その結果，フィロセラス上科やテトラゴニテス上科のアンモノイドでは，殻半径の成長率に対して殻の高さの成長率が大きい種が多いことがわかった．こうした個体発生変異のアンモノイドでは，不等成長モデルで計算すると，成長と共に体全体の比重が小さくなる一方で，姿勢の物理的安定性が低下すると見積もられた．一方，ペリスフィンクテス上科やデスモセラス上科では，殻の高さは殻半径とほぼ同じペースで成長する種が多いことがわかった．また，これらの系統では，殻半径の成長率に対して殻の幅の成長率が小さいため，成長と共により流線形の殻形状になる代わりに比重が大きくなる．以上の結果から，ジュラ紀以降のアンモノイドには，成長と共に比重を減少させて浮きやすくなるような個体発生戦略と，遊泳能力を低下させないことを優先した個体発生戦略がそれぞれ異なる系統で進化したのではないかと考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度は，静水力学特性の計算に使った不等成長モデルが実物の殻形状を再現できているかどうかを見て目で評価していたが，今年度は実際の試料でモデルパラメータの値を逆解析によって推定することを目指した．その結果，少なくとも殻の高さと幅に関しては，成長曲線を個別に復元することに成功し，殻形状の個体発生変異を成長パラメータに還元して評価することができた．こうして見積もられた種毎の成長パラメータに基づく計算から，静水力学・流体力学特性に関する個体発生戦略に系統毎の特異性があるらしいことがわかってきた．また，一見似た個体発生変異パターン同士でも，部位毎に復元された成長曲線を比較すると，成長特性が異なることが実際にあること，またそうした場合，成長に伴う機能特性の変化パターンも異なることが明らかになった．以上の知見は，等成長モデルで殻形状を近似して機能特性を比較する従来の方法では得られないものであり，個体発生軌道同士を比較してその多様性の機能的意義を明らかにしようとする本研究の目的は，ある程度達せられたものと思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまではアンモノイドの殻の高さと幅の個体発生変異を扱ってきたが，正常巻きアンモノイドの殻形状の重要な要素には他にも殻の巻き方がある．定性的な観察からは，螺環の巻きの密度も成長と共に変化していると思われる．巻きの密度は，殻半径の成長に対する螺環チューブの伸長の相対成長によって決まるので，螺環チューブの成長曲線を規定する成長パラメータを逆解析によって推定し，その不等成長の静水力学・流体力学特性に及ぼす影響について評価する．その上で，静水・流体力学特性がアンモノイドにおける各形質の成長特性の多様性をどの程度制限しているかについて総合的に検討する予定である．
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
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[Book] 古生物学の百科事典2023
Author(s)
日本古生物学会編（一部を分担執筆）
Total Pages
754
Publisher
丸善出版
ISBN
9784621307588
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