| Project/Area Number |
23K13207
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
高崎 竜司 岡山理科大学, 古生物学・年代学研究センター, 研究員 (70876896)
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| Project Period (FY) |
2022-12-19 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2027: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 化石 / 老化 / 脊椎動物 / 骨細胞 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
老化は個体の身体機能に障害をもたらす一方で種の新陳代謝を促し，進化を促進させる，生物進化の重要ファクターである．しかし，化石資料に適用可能な老化の指標が存在しないため，老化と進化の関係は未だに不明瞭である．本研究は脊椎動物化石に保存される骨細胞形態に着目し，老化指標の確立を試みる．本研究ではまずマウスを対象とした動物実験を通じて骨細胞形態と老化の関係を細胞老化学的に検証し，次いでその関係性が陸上脊椎動物に広く適用可能か，鳥類及び爬虫類を対象に検証する．確立した指標を応用し，老化を克服したとされるカメ類において，寿命と防御機構がどのように関連して進化したのか検証する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度はマウスを対象とした骨細胞の老化指標の再確認および骨細胞の形態評価指標の策定を行った。形態指標には単純な閾値の設定に加え、ディープラーニングモデルを用いたオーグメンテーションが一定の効果を発揮することが判明した。特に一部のCT画像解析ソフトウェアの機能は正確性・再現性共に非常に高いことが解った。
一方で課題としては、現生マウスのみを対象に学習したディープラーニングモデルでは化石のデータを正確にラベリングすることが難しい事が発覚した。これ自体は計画段階から予想できた問題のため、今後はこの問題の解決に取り組む。具体的には学習データに複数の化石標本を加える事で、過学習の防止を試みる。化石の骨組織切片は保存状態によって見え方が大きく変わる事があるため、複数の産地・複数の時代の化石組織切片を学習データに組み込むことを予定している。具体的にはモンゴル・日本・カナダから産出した化石切片の利用を現段階で予定している。
加えて現在私が所属しているトロント大学/ロイヤルオンタリオ博物館が所有する脊椎動物化石の化石組織切片、複数のデータを取得した。最終的にこれらのデータを直接利用可能かは現段階では不明だが、同博物館が所有する、複数の恐竜類を含む幅広い分類群の骨組織切片が利用可能となったのは計画当初には無かった大きな強みである。特に上述した化石骨切片における骨細胞のラベリング問題を解消する上で、このデータセットは重要となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
海外特別研究員に採択され、研究計画当初と異なる国・組織に所属したこと、関連して研究開始が12月になった事から、当初の計画から大幅に進捗は遅れている。当初の計画の内、マウスを対象とした実験など、現生動物を取り扱うものは現在の状況にはそぐわないため、研究計画を一部前倒しし、2023年度では既に作成済みのマウス標本および新規の化石標本を対象としたデータの取得に力を入れた。開始時期のずれ込みに伴う遅れはある物の、それ以外は研究計画の後半に実施する内容を前倒しして実行したため、研究遂行に大きな支障は無いと考える。むしろ当初計画には無かった海外の化石標本を大量に活用できる状況が整って居るため、最終成果としては計画以上のものが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度も引き続き化石標本のデータ収集及び分析手法の構築に取り組む。特に夏にはモンゴルにおける野外調査を通じて、本計画の要である多様なカメ化石サンプル入手を目指す。上述したディープラーニングモデルによる骨細胞の自動ラベリングには多種多様な化石サンプルによる学習が必要不可欠なため、現時点で保有するカナダの標本とは異なる産地・時代のサンプルが増える事が望ましい。昨年、我々のチームによる予察的調査によって、これまで化石未発見の白亜紀前期の地層からカメ化石を発見しており、同様に未探索のジュラ紀の地層からも複数の化石を回収している。この夏はこれらの調査地から化石を回収・異なる保存状態の化石のデータセットを使って自動ラベリング手法を向上させることを目的とする。
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