2019 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Evolutionary theory for constrained and directional diversities |
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| Project/Area Number |
17H06385
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
倉谷 滋 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (00178089)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
PASCUAL JUAN 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (30594098)
平沢 達矢 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (60585793)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 脊椎動物 / 筋骨格系 / 発生 / 化石 / 比較形態学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度および繰越期間中は、主に、化石種の多様性も含めた進化過程における制約と方向性の理解と、移動性体節筋（MMP筋：舌筋、四肢筋など）の形態的多様化に関与した遺伝子の特定について進展があった。
まず、化石種の形態的多様性について、本研究が注目している移動性体節筋（MMP筋と略：舌筋、四肢筋など）が多様化を遂げたデボン紀脊椎動物に焦点を絞り、シンクロトロン放射光X線マイクロCTを駆使して化石骨格の精密観察を展開した。特に、パレオスポンディルスPalaeospondylus gunni標本について、頭部および体幹部の骨格を骨内部微細構造まで観察できるレベルの高分解能断層画像を取得することに成功し、長年未解明であったこの種の系統的位置の解明に近づくことができた。これは、デボン紀脊椎動物における筋骨格系形態進化の制約と方向性の理解を大幅に進めるものとなるはずである。また、デボン紀脊椎動物との骨格形態比較のためにシンクロトロン放射光X線マイクロCTで撮影したオーストラリアハイギョ 胚・幼生の胸鰭におけるMMP筋発生過程の観察も行なった。これは、予期せずして細胞レベルのCT撮影データが取得できたことによる展開であったが、対鰭から四肢への進化的移行における筋-骨格結合の新規獲得機序の詳細を突き止める上で重要な絞り込みにつながる。
また、MMP筋のうち鰓下筋群の発生について、円口類（ヤツメウナギ、ヌタウナギ）と顎口類（トラザメ）を用いて組織観察と遺伝子発現解析を行うとともに、ヤツメウナギ胚においてCRISPR/Cas9を駆使した遺伝子ノックダウン実験を実施することにより、移動中の筋前駆細胞の分化を抑える転写因子Lbxが顎口類系統では重複し、うち片方の遺伝子がより長距離の筋前駆細胞移動に関与するようになったことを明らかにできた。
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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
化石動物パレオスポンディルスPalaeospondylus gunni標本の取得に多少手間取り、それが時間的制約となったが、それが得られてのちは予想外の知見の蓄積があり、結果的に期待を大きく上回った。全体的には順調に進行したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究活動が順調に進んでおり、当初計画どおり推進する。
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[Journal Article] Inner ear development in cyclostome and the evolution of vertebrate semicircular canals.2019
Author(s)
Higuchi, S., Sugahara, F., Oisi, Y., Pascual Anaya, J., Takagi, W., and Kuratani, S.
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Journal Title
Nature
Volume: 565
Pages: 347-350
DOI
Peer Reviewed
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