2023 Fiscal Year Annual Research Report
House construction with animal fibers in the chordate, Oikopleura dioica..
| Project Area | Material properties determine body shapes and their constructions |
|---|
| Project/Area Number |
20H05946
|
|---|
| Research Institution | Kagoshima University |
|---|
Principal Investigator |
小沼 健 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (30632103)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
|
| Keywords | オタマボヤ / 脊索動物 / ハウス / 表皮 / セルロース / 網目形成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
オタマボヤは、表皮から分泌する「ハウス」と呼ばれる袋状の構造に棲んでいる。ハウスはセルロースを含んでおり、海水中の餌となるプランクトンを濾しとって食べるための網目や流路が組織化された複雑な三次元構造をもつ。オタマボヤは、スペアのハウスを2-3枚、折り畳んだ状態でまとい、外側の1枚を膨らませて使用する。代表者はこれまで、ハウスは「繊維状の素材」を組み合わせた編み物（織物）とみなせると作業仮説を立てて、その実態解明に取り組んだ。本年度は、以下のような成果を得た。
(1) ハウスの三次元構造の解明に成功した。昨年度に撮影に成功したセルロースの蛍光画像を手作業で修正し、これをもとに立体模型を3Dプリンターにより作成した。ハウスの内部における水や餌の動きについて可視化できるようになった（Onuma et al., 投稿準備中）。
(2) 折り畳みの立体構造の画像データの取得に成功した。昨年度に開発した、ハウスをゼリー化して撮影する方法をもちいて、正立型双方向ライトシート顕微鏡（QuViSPIM、総括班の共同利用機器）により画像を取得した。これにより、折り畳みが展開するプロセスを数理シミュレーションするためのデータが出揃った。
(3) 折り畳みにごま油を注入して標識し、ハウスの各部位と対応づける実験系を開発した。
(4) オタマボヤの表皮細胞に細胞数や位置関係に個体差がない。セルロース合成酵素(CesA2)のホールマウントin situ hybridizationにより、ハウス形成の遺伝子プログラムの読み取りを試みた。従来の表皮細胞では口元の表皮細胞を特定できない問題をふまえ、完全なる表皮細胞マップを作り直した(Suwa et al., 未発表）。
(5) 表皮細胞が特定方向に収縮・弛緩を繰り返す新規の細胞運動を見出した。セルロースが一定間隔にそろった網目を形成するしくみに結びつく可能性がある。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画にあった項目はほぼ達成の見込みがついた。また表皮細胞が一定の周期をもって特定方向へと運動するなど新規の知見も見出したことで、当初期待していた以上に研究が展開している。
ただし、現在はそれらの成果をもとに論文執筆中であり、論文出版までは至っていない。このことを勘案して「おおむね順調に進展している」と判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
おおむね順調に進んでいるので、計画通りに進めていく。次回が本研究課題の最終年度となることも踏まえて、得られた結果を順次、投稿論文にまとめていく。
数理との連携については、折り畳みの立体構造についての画像データが揃ったことを受けて、計画班の井上グループとの連携によりハウスの各部位が展開するプロセスを計算してアニメーションとして出力することを目指す。昨年度に、完成したハウスの画像撮影・3Dプリントを実施したときの経験から、画像データの前処理の作業はかなりの時間と労力を費やすと予想されるが、ハウス展開の数理シミュレーションを実現することは、本研究課題の開始当時からの夢であり、そのためのデータが手元にあるのは紛れもない事実である。これを実現させることで、ハウス形成の大枠が明らかになると確信している。
|
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 表皮が分泌するセルロース繊維によるオタマボヤのハウス形成.2023
Author(s)
小沼健, 柳田夏希, 池田真一郎, 三輪真紀子, 山崎慎太郎, 秋山正和, 井上康博, 上村了美, 駒野恭子, 船山典子, 西田宏記.
Organizer
第46回日本分子生物学会年会 シンポジウム「非細胞素材」による形態形成のメカニズム
Invited
-
[Presentation] オタマボヤのハウス展開機構と網目形成. House construction and mesh formation in the larvacean.2023
Author(s)
小沼健, 柳田夏希, 池田真一郎, 三輪真紀子, 山崎慎太郎, 秋山正和, 井上康宏, 上村了美, 駒野恭子, 船山典子, 西田宏記.
Organizer
数理生物学会年会 (JSMB2023), S3: 企画シンポジウム「生物の形態形成と細胞運動に関する実験・数理的な取り組み」
Invited
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
