The evolution of biological hierarchy reinforced by intraspecific parasitism: a test with social insects
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21H02537
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
土畑 重人 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50714995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北條 賢 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (70722122)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
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| Keywords | 階層性進化 / 社会性昆虫 / 比較ゲノミクス / 種内寄生 |
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| Outline of Research at the Start |
本課題では，多細胞性や真社会性など生物界にみられる高度な複雑性の進化的駆動力となった「階層性の進化」に焦点を当てる．下位階層で生じる種内寄生が上位階層の統合性の強化に積極的な役割を果たしたとする仮説を立て，種内寄生が存在する社会性昆虫アミメアリを用いた実証研究を展開する．寄生系統と通常系統の比較オミクス解析，寄生への対抗戦略としての巣仲間識別の行動解析を行い，社会性昆虫の女王カースト分化の分子基盤や，生物階層を超えた生命の共通原理の深い理解を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、2022年度に行った寄生系統の異コロニー導入実験の動画データを解析し、国際誌への投稿論文を執筆した（bioRxivにプレプリント投稿済。協力者: 東京大学・中村拓磨）。当初研究計画時に予想していた、寄生系統特異的な行動特性や、対寄生系統特異的な防御形質は、少なくともコロニーへの侵入時には見出すことができなかった。種内の寄生系統が巣仲間識別メカニズムによって排除されることは、むしろ巣仲間識別システムが社会免疫social immunityとして有効に機能していることの証左となる。寄生系統の24時間後の侵入成功率は、6.7%であった。この値は、類似の寄生系統を擁するケープミツバチで得られた値（15-20%）よりも低い値である。
オミクス解析には大きな進捗があった。Hi-Cを用いたアミメアリ（通常系統）の染色体レベルのアセンブリ（協力者: OIST Evan Economo, 東京大学・シュウポーウェイ）、および新規取得したRNAseqデータから、高精度の遺伝子のアノテーションを行った（協力者: OIST Evan Economo, 東京大学・シュウポーウェイ）。また、アミメアリの通常系統、寄生系統、および、通常系統からまれに生じる「女王型」個体（表現型は寄生系統と同じ）、それぞれの成虫全身からmRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析を行った。「女王型」の発現プロファイルは、概ね寄生系統のそれと一致したことから、両者の形態が共通の分子基盤に基づいているという仮説への強いサポートが得られた。さらに、寄生系統のみで特異的に発現変動が見られる遺伝子が100個前後見出され、中には複数のodorant binding protein（他の社会寄生種において配列進化が見られる）が含まれていた。さらなる解析の基盤となる情報が得られたと考えている。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
