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頭足類における新規形質 「吸盤」 に関する進化発生学的研究

Research Project

Project/Area Number 22KJ0560
Project/Area Number (Other) 21J20450 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

金原 僚亮  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords頭足類 / 胚発生 / 吸盤 / 進化 / コオプション / 形態形成 / 形態形成過程
Outline of Research at the Start

軟体動物門頭足綱に属するイカやタコ等の持つ吸盤は,複雑な行動を可能にし,高度な知能の発達や適応放散に関わる重要な形質である.しかし吸盤の祖先的な形態はわかっておらず,その進化過程は未解明である.本研究では,コウイカを用いた遺伝子発現解析等により吸盤形成に必須の遺伝子を特定し,吸盤形成のメカニズムを解明する.さらに頭足類においてイカと並び大きなグループをなすタコや,祖先的な系統で吸盤を持たないオウムガイについても解析し系統間の比較を行うことで,どのように形態形成機構が変化して吸盤という独特の形質が獲得されてきたのか明らかにする.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では頭足類の複雑な行動に欠かせない吸盤という新規形質の獲得過程解明を目的とした.まずイカ,タコにおける吸盤形成過程を観察し発生学的な基盤を構築するため,コウイカSepia esculentaやアオリイカSepioteuthis lessonianaを対象として吸盤形成過程を詳細に記載した. さらにイイダコAmphioctopus fangsiaoやマメダコOctopus parvusという2種のタコについても吸盤形成過程の観察を行い,イカ類との比較を通して先端に吸盤を形成する尾根状の領域があること,吸盤原基の頂端部が陥入して吸着構造が発達することなど,頭足類に共通する吸盤形成過程を明らかにした.次いでイカやタコの吸盤形成に必須の遺伝子を特定し,分子機構を解明するため,コウイカS. esculenta を主な研究対象としてin situ hybridizationと腕の先端から基部にかけての部位ごとのRNA-seqを行い,吸盤で特異的に発現するEts1やChordinなどの遺伝子を特定した.さらに,軟体動物の系統間の比較により吸盤の進化過程を考察するため,腹足類のヨーロッパモノアラガイLymnaea stagnalisに着目して腹足との遺伝子発現の比較を行い,祖先的に足の発生過程では発現していなかった胚発生初期の体軸形成に関わるBmp2/4やChordin等が頭足類の腕特異的に導入されたこと,原腸陥入に関わる転写因子Ets1等が吸盤原基で局所的に使いまわされるようになったことなどが吸盤の獲得に繋がった可能性を示した.以上の研究から,胚発生初期の体全体のパターンニングなどに用いられる遺伝子群が,頭足類では末端の器官において特異的に使い回されて吸盤の獲得に繋がったのではないか,という頭足類の新規形質,吸盤の進化の道筋を示すことができた.

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Differences of Sucker Formation Processes Depending on Benthic or Pelagic Posthatching Lifestyles in Two Octopus Species2023

    • Author(s)
      Kimbara Ryosuke、Kohtsuka Hisanori、Miura Toru
    • Journal Title

      The Biological Bulletin

      Volume: 244 Issue: 2 Pages: 82-93

    • DOI

      10.1086/726772

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sucker formation in a bigfin reef squid: Comparison between arms and tentacles2021

    • Author(s)
      Kimbara Ryosuke、Kohtsuka Hisanori、Abe Sou、Oguchi Kohei、Miura Toru
    • Journal Title

      Journal of Morphology

      Volume: 283 Issue: 2 Pages: 149-163

    • DOI

      10.1002/jmor.21434

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コウイカにおける吸盤の構造分化に関する分子機構の解明2023

    • Author(s)
      金原僚亮,幸塚久典,小口晃平,黒川大輔,三浦徹
    • Organizer
      日本動物学会第94回山形大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] コウイカ腕における、吸盤特異的な形態形成機構2023

    • Author(s)
      金原僚亮,幸塚久典,三浦徹
    • Organizer
      第六回イカタコ研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Diversification of sucker formation processes among cephalopods.2022

    • Author(s)
      Kimbara Ryosuke, Kohtshuka Hisanori, Miura toru
    • Organizer
      Cephalopod International Advisory Council Conference 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 頭足類の吸盤形成機構の解明:コウイカにおける遺伝子発現解析.2022

    • Author(s)
      金原僚亮,幸塚久典,宇田川澄生,黒川大輔,三浦徹
    • Organizer
      日本動物学会第 93 回早稲田大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 孵化後の生態に応じて異なる、タコの腕・吸盤の発生過程.2022

    • Author(s)
      金原僚亮,幸塚久典,三浦徹
    • Organizer
      第五回イカタコ研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] イカ類における吸盤形成関連遺伝子の探索2021

    • Author(s)
      金原僚亮、幸塚久典、三浦徹
    • Organizer
      第四回イカタコ研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室の扉「コウイカの吸盤をさぐる」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=Jf6zdA2Rzog

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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