| Project/Area Number |
22K20380
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
Ueda Hirochika 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任助教 (20963953)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 重心移動 / 呼吸 / 鳥類 / 生物進化 / 有羊膜類 / 肋骨運動 / 呼吸運動 / 重心 / 二足歩行性 / 恐竜類 / 呼吸システム / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
動物が呼吸すると、それに伴い胸郭が運動し、重心がわずかに移動する。多くの陸上脊椎動物では重心は前後に移動すると予測されるが、鳥類では特殊な胸郭形態により、上下に移動すると予測されている。呼吸に伴い上下に重心が移動するようになると、二足歩行性動物にとっては姿勢の安定化につながる。本研究では現生動物を用いた実験を行い、この呼吸に伴う重心移動を測定する。さらに、化石恐竜類の胸郭の運動を復元することで、呼吸システムに伴う重心移動を推定し、重心移動の変化が二足歩行性の獲得に伴って生じているという仮説の検証を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
In tetrapods, the positions of visceral organs change with their respiration, resulting in a shift in the centroid. It has been pointed out that the position of the centroid in birds is limited to the dorso-ventral shift due to a unique joint between their rib and sternal rib, which may contribute to the bipedalism and flight ability, but this has not been verified experimentally. In this study, the centroid shifts with the respiration in birds (chickens) and squamates (Japanese geckos and leopard geckos) were measured. Furthermore, the rib movements involved with the lung exhalation and inhalation were evaluated quantitatively by CT-scanned data. The result revealed that the centroid shifts in the examined animals were small below the detection limit. In light of the quantitative analysis of CT data, this may be because only first to third ribs contribute to respiration in geckos, resulting in small centroid shifts.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究はDuncker (1979)が予想した有羊膜類の重心移動の仮説をもとに、呼吸運動と重心位置の関係性の進化史の解明を目指したものである。
本研究の結果はDuncker(1979)の仮設の前提条件、すなわち四足性動物の重心が呼吸運動に伴って前後に移動するという推定がそもそも誤りである可能性を示唆するものであった。一方で重心の移動を制限していると推定されるメカニズムはそれぞれおことなっており、呼吸を駆動する肋骨運動は複雑な進化を経ている可能性が明らかになった。これらの結果は生物進化における物理学的な制約という側面を明らかにするうえで、重要な手掛かりとなると期待さ入れる。
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