| Project/Area Number |
20KK0168
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka City University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
安房田 智司 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (60569002)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀田 崇 京都大学, 文学研究科, 特別研究員(PD) (70875088)
福田 和也 北里大学, 海洋生命科学部, 助教 (20882616)
守田 昌哉 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 准教授 (80535302)
幸田 正典 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70192052)
十川 俊平 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 博士奨励研究員 (70854107)
伊藤 岳 京都大学, フィールド科学教育研究センター, 特定研究員 (10908429)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 婚姻形態 / 子育て / 協同繁殖 / カワスズメ科魚類 / 中枢神経基盤 / ヘルパー / 共同的一妻多夫 / 追従狩り戦略 |
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| Outline of Research at the Start |
アフリカ・タンガニイカ湖固有のカワスズメ科魚類は、婚姻形態と子育てが最も多様化した魚類の一つで、その多様性と進化の研究は脊椎動物の社会を理解する上で極めて重要である。本国際共同研究は、主に協同繁殖種を対象に、野外調査、水槽実験、遺伝子実験や脳生理学実験から、（1）未知の協同繁殖種の生態を解明し、協同繁殖の進化要因を特定すること、(2)協同繁殖グループの顔認知に基づく個体識別と親子間の音声シグナルを解明すること、（3）多様な婚姻形態を維持する中枢神経基盤を解明することを目的とする。社会進化モデルの本科魚類を用いた生態、認知、脳の融合研究により、ヒトも含む高等脊椎動物の社会の理解が加速度的に進む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アフリカ・タンガニイカ湖産カワスズメ科魚類の協同繁殖種を対象に、野外調査、水槽実験、遺伝子実験と脳生理学実験から、（1）協同繁殖種の生態解明と進化要因の特定、(2)協同繁殖グループの「顔認知」に基づく個体識別と親子間の音声シグナル、（3）多様な婚姻形態を維持する中枢神経基盤を解明することを目的とする。2023年度は、4名が野外調査を行った。
（1）協同繁殖の一つの型である共同的一妻多夫の成立と維持機構の解明に向けて、共同的一妻多夫（α雄、β雄、雌）で繁殖を行うJulidochromis ornatusを対象に、野外で子の保護行動の観察と除去実験を行った。α雄とβ雄の子の保護行動に役割分担があること、α雄を取り除くと稚魚の生存率が除去前に比べて低下することが明らかになった。また、Neolamprologus savoryiの罰を野外観察と除去実験により調べた。水槽実験と同様に、野外でも罰が存在しているが、ヘルパーの数や順位、血縁により変化する可能性が示唆された。罰の水槽実験の結果については、学術雑誌に報告し、プレスリリースも行った。深場岩礁域に生息するNeolamprologus buescheriの協同繁殖については、繁殖個体の除去実験を行い、ヘルパーが繁殖個体の地位を引き継ぐかを調べた。行動観察から地位の引き継ぐ可能性が高いことが分かった。その他、協同繁殖の平行進化、卵サイズの論文については、国際共同研究として学術雑誌に投稿し、現在、修正中である。(2)の協同繁殖グループの顔認知に基づく個体識別については、野外で顔模様の発達と個体識別について研究をスタートさせた。また、今年から音声研究を本格的に開始し、タンガニイカ湖産カワスズメ科魚類も鳴音を発すること、場面に応じて発する鳴音が異なることが分かった。(3)の配偶システムと脳サイズの研究も進めているところである。
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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
研究内容（1）の協同繁殖種の生態解明と進化要因の特定については、2022年度に引き続き2023年度も4名がタンガニイカ湖で長期野外調査を実施し、大きな進展があった。特に、共同的一妻多夫の成立と維持機構については、行動観察と除去実験の結果もほぼ出揃った。魚類の罰についての研究もたくさんの行動データを得て、現在解析中である。本申請課題で予定していた4種の社会構造や協同繁殖の実態は概ね明らかにできた。また、執筆活動も進み、学術雑誌に掲載済みか投稿中が大部分となったので、全体として大きな進展があったと言える。2024年度も引き続きタンガニイカ湖で調査を行い、主に操作実験などにより協同繁殖の進化・維持機構を解明していく。Julidochromis marlieriにおける古典的一妻多夫については、2022年度に引き続き執筆中である。
研究内容(2)の協同繁殖グループの「顔認知」に基づく個体識別については、顔模様の発達とヘルピング行動の出現タイミングが関係していることが明らかになってきている。今年度から開始した音声研究については、8種が鳴音を発することを新たに発見できた。また、場面に応じて発する鳴音が異なることが分かり、今後の音声コミュニケーション研究の大きな一歩となった。親子間の音声シグナルについても、対象種の選定が終わり、2種について行動観察と録音研究を始めている。
研究内容の(3）多様な婚姻形態を維持する中枢神経基盤については、水槽内で一夫一妻と共同的一妻多夫の異なる配偶システムを作成できるJulidochromis transcriptusを飼育し、実験を進めている。また、野外でも配偶システムの異なる同種の異なる個体群間における脳サイズの違いについて研究を進めている。
以上のように、2023年度も大きな成果が上がり、本申請課題は概ね順調に研究が進んでいると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は博士後期課程のメンバー2名がタンガニイカ調査を実施する。国際共同研究者であるAlex Jordan博士とは引き続き、現地で共同研究を実施し、水槽実験は大阪公立大学で主に実施する。
（1）2023年度に引き続きN. savoryiの罰の研究を行う。主に博士後期課程の大学院生が担当する。グループによってヘルパーの数や親との配置が異なることが分かったので、ヘルパーの数、配置や血縁を考慮した上で、罰が起こる状況を明らかにしていく。また、採集を行った個体のフィンクリップを用いて、血縁度を調べる。N. buescheriについては、繁殖生態の野外調査が終了したので、採集した繁殖個体やヘルパー、仔魚の血縁解析を実施する。GRAS-Di seq技術を用いて解析を進めている。共同的一妻多夫の形成過程や維持機構については、データ解析をさらに進め、論文投稿に向けて準備を進める。
（2）認知については、カワスズメ科魚類の鳴音研究を実施する。Boulengerochromis microlepisは複数の鳴音を使い分けていることが分かった。また、口内保育種Xenotilapia flavipinnisやPerissodus microlepisは親子で鳴音を使ってコミュニケーションを取っている可能性が高い。それぞれ、録音声を野外や水槽内で再生し、受信者の反応を調べたり、姿と音声を同時に提示したりするなど、様々な実験を行い、魚類初となる個体間や親子間の音声コミュニケーションを解明する。この研究も主に博士後期課程の大学院生が担当する。
（3）J. transcriptusとN. pulcherの脳地図を作成中である。その後、協同繁殖する場合とそうでない場合に、社会行動に関係するバソトシンやイソトシンの産生ニューロンや各受容体の脳内分布の違いを特定し、脳内神経活動も定量化する。
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