2021 Fiscal Year Annual Research Report
脊索動物胚発生の分子発生システムゆらぎ測定と進化的保存性
| Project Area | Evolutionary theory for constrained and directional diversities |
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| Project/Area Number |
17H06387
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
入江 直樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10536121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上坂 将弘 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 (20756499)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 進化生物学 / 発生生物学 / 頑健性 / 安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は、脊索動物の発生過程における揺らぎが、進化的保存性（制約や方向性）に寄与しているとする理論予測を、実験的に裏付けることができるかどうかを検証したものである。
脊椎動物胚を用いた詳細な解析の結果、脊椎動物の基本構造が構築される発生段階（ファイロティピック段階）は、遺伝子発現プロファイル上の揺らぎが小さく発生学的に安定であること、さらにそれがこの発生段階の進化的保存性に寄与している可能性が、メダカ近交系の解析および、異なる系統の掛け合わせ実験などから示唆された。また、遺伝子の使いまわしがボディプラン構築期の進化的保存に寄与している可能性を実験データから初めて示すことにも成功し、新しい形質を獲得する上で遺伝子の使い回しが、同時に表現型の多様化を制限する要因にもなっている可能性が示唆された。従来、遺伝子の使いまわし(gene co-option)は新規形質の獲得に寄与する多様化の促進因子だと考えられてきたが、本発見は、同時に多様化を制限する諸刃の剣である可能性を強く示唆するものである。
これまでの進化生物学は、遺伝的変異や環境の影響で出現した多用な特徴（表現型）が選択されたり、偶発的に集団内にひろがることで起こると説明されてきた。一方で、今回の一連の研究は、生物そのものにどの程度特徴を変えられるかという多様化のポテンシャルが備わっていることを示すものであり、その具体的実態（揺らぎ、遺伝子の使いまわしなど）を解明した研究と考えている。様々な表現型のバリエーションを生み出すポテンシャルが低いと結果的に多様化する機会が減るというのは自然な考えであるものの、具体的にこうしたメカニズムまで明らかとなったのは、今後の進化生物学にとって大きな成果だと考えている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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[Journal Article] The pentameric hydrocoel lobes organize adult pentameral structures in a sea cucumber, Apostichopus japonicus.2022
Author(s)
Sumio Udagawa, Akiko Nagai, Mani Kikuchi, Akihito Omori, Atsushi Tajika, Mieko Saito, Toru Miura, Naoki Irie, Yasuhiro Kamei, Mariko Kondo
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Journal Title
Developmental Biology
Volume: 492
Pages: 71-87
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Derivedness Index for Estimating Degree of Phenotypic Evolution of Embryos: A Study of Comparative Transcriptomic Analyses of Chordates and Echinoderms2021
Author(s)
Jason Cheok Kuan Leong*, Yongxin Li, Masahiro Uesaka, Yui Uchida, Akihito Omori, Meng Hao, Wenting Wan, Yang Dong, Yandong RenSi Zhang, Tao Zeng, Fayou Wang, Luonan Chen, Gary Wessel, Brian T. Livingston, Cynthia Bradham, Wen Wang, Naoki Irie*
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Journal Title
Front. Cell Dev. Biol.
Volume: 26
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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