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2021 Fiscal Year Annual Research Report

脊椎動物の筋骨格系の形態進化に見る制約と方向性

Planned Research

Project AreaEvolutionary theory for constrained and directional diversities
Project/Area Number 17H06385
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平沢 達矢  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60585793)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2022-03-31
Keywords脊椎動物 / 筋骨格系 / 発生 / 化石 / 比較形態学
Outline of Annual Research Achievements

前年度までに、四肢動物の胚発生における筋-骨格結合樹立の精密観察により、進化上この結合関係が変化するときの発生基盤の一端が真皮下部に分化する結合組織細胞による筋前駆細胞や筋芽細胞の移動誘導にあることが解明されつつあった。今年度は、既に展開しているニワトリ胚を用いた発生擾乱実験を通して、筋-骨格結合に変異をもたらしうるこの発生機構の異所的再現実験を展開し、予想通りに結合関係が変異するか、また、どの程度の可塑性をもって変異が生じるのかを検証を試みた。
また、比較形態学的探索の一端として、オーストラリアハイギョにおける肉鰭の筋の発生を解析し、浅内転筋と浅外転筋は、四肢動物における広背筋と胸筋と配置が似ているが、後者と異なり肢芽から体幹部方向へ筋原基が伸長する発生過程(inーout過程)は見られず、この発生機構は四肢動物系統で成立した進化上新しいものである可能性が高いことを示した。
さらに、脊椎動物における筋骨格系の進化的傾向の全容解明に向けて、化石記録にもとづく形態進化過程の解析も展開した。その中で、奇妙な形態で知られるデボン紀パレオスポンディルスの化石についてシンクロトロン放射光X線μCTを駆使した精密形態観察をもとに系統解析を行ったところ、幼生的特徴を持つ四肢動物型類であると推定された。このことは、新規の筋-骨格結合(つなぎ変え)が成立した鰭から四肢への移行は、幼生段階を持つ動物で生じたという可能性を示唆する。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (34 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 7 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 10 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Estado do Rio de Janeiro/Instituto de Biologia/IBRAG(ブラジル)

    • Country Name
      BRAZIL
    • Counterpart Institution
      Estado do Rio de Janeiro/Instituto de Biologia/IBRAG
  • [Int'l Joint Research] Australian National University(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      Australian National University
  • [Int'l Joint Research] Uppsala University(スウェーデン)

    • Country Name
      SWEDEN
    • Counterpart Institution
      Uppsala University
  • [Int'l Joint Research] University of Pamplona, Navarra/University of Malaga(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      University of Pamplona, Navarra/University of Malaga
  • [Journal Article] Morphology of Palaeospondylus shows affinity to tetrapod ancestors2022

    • Author(s)
      Hirasawa T, Hu Y, Uesugi K, Hoshino M, Manabe M, Kuratani S.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1038/s41586-022-04781-3

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thyroid and endostyle development in cyclostomes provides new insights into the evolutionary history of vertebrates2022

    • Author(s)
      Takagi W, Sugahara F, Higuchi S, Kusakabe R, Pascual-Anaya J, Sato I, Oisi Y, Ogawa N, Miyanishi H, Adachi N, Hyodo S, and Kuratani S.
    • Journal Title

      BMC Biol.

      Volume: 20 Pages: 76

    • DOI

      10.1186/s12915-022-01282-7.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Measuring potential effects of the developmental burden associated with the vertebrate notochord.2022

    • Author(s)
      Fujimoto S, Yamanaka K, Tanegashima C, Nishimura O, Kuraku S, Kuratani S, and Irie N.
    • Journal Title

      J Exp Zool B Mol Dev Evol.

      Volume: 338 Pages: 129-136

    • DOI

      10.1002/jez.b.23032.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The developmental hourglass model and recapitulation: An attempt to integrate the two models2022

    • Author(s)
      Uesaka M, Kuratani S, and Irie N.
    • Journal Title

      J Exp Zool B Mol Dev Evol.

      Volume: 338 Pages: 76-86

    • DOI

      10.1002/jez.b.23027

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mammalian face as an evolutionary novelty2021

    • Author(s)
      Higashiyama H, Koyabu D, Hirasawa T, Werneburg I, Kuratani S, and Kurihara H.
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      Volume: 118 Pages: e2111876118.

    • DOI

      10.1073/pnas.2111876118

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of the pectoral lobed fin in the Australian lungfish Neoceratodus forsteri2021

    • Author(s)
      Hirasawa T, Cupello C, Brito PM, Yabumoto Y, Isogai S, Hoshino M, Uesugi K
    • Journal Title

      Front. Ecol. Evol.

      Volume: 9 Pages: 67933

    • DOI

      10.3389/fevo.2021.679633

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Developmental Evolution of Hypaxial Muscles: Insights From Cyclostomes and Chondrichthyans2021

    • Author(s)
      Kusakabe R, Tanaka M, Kuratani S.
    • Journal Title

      Front Cell Dev Biol.

      Volume: 9 Pages: 760366

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.760366

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Forebrain Architecture and Development in Cyclostomes, with Reference to the Early Morphology and Evolution of the Vertebrate Head2021

    • Author(s)
      Sugahara F, Murakami Y, Pascual-Anaya, J. and Kuratani, S
    • Journal Title

      Brain Behav. Evol.

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1186/s40851-021-00180-0.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genetic Mechanism for the Cyclostome Cerebellar Neurons Reveals Early Evolution of the Vertebrate Cerebellum2021

    • Author(s)
      Sugahara F, Pascual-Anaya J, Kuraku S, Kuratani S, and Murakami Y.
    • Journal Title

      Front Cell Dev Biol.

      Volume: 9 Pages: 9:700860

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.700860.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polymorphism in the symmetries of gastric pouch arrangements in the sea anemone Diadumene lineata.2021

    • Author(s)
      Sarper, S. E., Hirai, T., Matsuyama, T., Kuratani, S., and Fujimoto, K.
    • Journal Title

      Zool. Lett.

      Volume: 7 Pages: 12

    • DOI

      10.1186/s40851-021-00180-0.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Selection on Phalanx Development in the Evolution of the Bird Wing2021

    • Author(s)
      de Bakker MAG, van der Vos W, de Jager K, Chung WY, Fowler DA, Dondorp E, Spiekman SNF, Chew KY, Xie B, Jimenez R, Bickelmann C, Kuratani S, Blazek R, Kondrashov P, Renfree MB, and Richardson MK
    • Journal Title

      Mol Biol Evol

      Volume: 38 Pages: 4222-4237

    • DOI

      10.1093/molbev/msab150

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Embryonic evidence uncovers convergent origins of laryngeal echolocation in bats2021

    • Author(s)
      Nojiri T, Wilson L AB, Lopez-Aguirre C, Tu VT, Kuratani S, Ito K, Higashiyama H, Son N T, Dai Fukui, Sadier A, Sears K E, Endo H, Kamihori S, and Koyabu D
    • Journal Title

      Curr. Biol

      Volume: 31 Pages: 1353-1365

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.12.043.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evo-Devo studies of cyclostomes and origin and evolution of jawed vertebrates. In: S. F. Gilbert (ed) Evolutionary Developmental Biology.2021

    • Author(s)
      Kuratani S
    • Journal Title

      Curr. Top. Dev. Biol

      Volume: 141 Pages: 207-239

    • DOI

      10.1016/bs.ctdb.2020.11.011.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Craniofacial Diversity in Early Evolution of Vertebrates.2021

    • Author(s)
      Kuratani, S.
    • Organizer
      Constraints and Plasticity in Development and Evolution
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of the hagfish and early evolution of vertebrates2021

    • Author(s)
      Shigeru Kuratani
    • Organizer
      2nd Fipar webinar IFAA
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The mammalian diaphragm as an evolutionary novelty.2021

    • Author(s)
      Hirasawa T.
    • Organizer
      3rd Palaeontological Virtual Congress
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Early evolution of the vertebrate morphology: a view from evolutionary developmental biology2021

    • Author(s)
      Hirasawa T.
    • Organizer
      2nd AsiaEvo Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 円口類の発生と内耳の進化について2021

    • Author(s)
      倉谷 滋
    • Organizer
      第5回感覚フロンティア研究シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 進化・発生・メカニカルストレスから探る顎面形成・維持機構最先端2021

    • Author(s)
      倉谷 滋
    • Organizer
      第80回日本矯正歯科学会学術大会&第5回国際会議 パシフィコ横浜
    • Invited
  • [Presentation] 進化と発生と自然観・進化発生と自然観Part22021

    • Author(s)
      倉谷 滋
    • Organizer
      大阪大学第30回、31回南部コロキウム
    • Invited
  • [Presentation] 進化と発生のパターンについて2021

    • Author(s)
      倉谷 滋
    • Organizer
      京都大学理学研究科 第17回MACSコロキウム
    • Invited
  • [Presentation] 化石から探る脊椎動物初期進化2021

    • Author(s)
      平沢達矢
    • Organizer
      第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Invited
  • [Presentation] シンクロトロン放射光X線マイクロCTを駆使したデボン紀脊椎動物化石の骨格形態および微細組織構造の解析2021

    • Author(s)
      平沢達矢
    • Organizer
      化石研究会第39回学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 脊椎動物における頭蓋側壁の一次頭蓋壁2021

    • Author(s)
      黒田 春也、足立 礼孝、倉谷 滋
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会
  • [Presentation] Does vertebrate embryogenesis recapitulate its evolutionary history?2021

    • Author(s)
      上坂 将弘、倉谷 滋、入江 直樹
    • Organizer
      The 2nd AsiaEvo Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 岐阜県福地層群(下部デボン系)から産出する脊椎動物化石2021

    • Author(s)
      梅山遼太・平沢達矢
    • Organizer
      日本古生物学会第171回例会
  • [Presentation] 化石に保存された前肢骨格関節角度の比較解析から探る獣脚類系統における前翼膜の進化2021

    • Author(s)
      宇野友里花・平沢達矢
    • Organizer
      日本古生物学会第171回例会
  • [Book] 脳進化絵巻 -脊椎動物の進化神経学-2021

    • Author(s)
      村上安則, 倉谷 滋(コーディネーター)
    • Total Pages
      234
    • Publisher
      共立出版
    • ISBN
      978-4-320-00934-9
  • [Remarks] 領域HP

    • URL

      https://constrained-evo.org/

  • [Remarks] 研究室HP

    • URL

      http://emo.riken.jp/japanese/indexj.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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