恐竜型股関節とトカゲ型股関節の形態差を生ずる機構の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15J06859
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 江川 史朗 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Keywords: 骨格 / 形態形成 / 進化 / 恐竜 / 股関節 / 発生生物学

Outline of Annual Research Achievements

(1)寛骨臼：骨盤側の構造
昨年度までにトカゲ型の寛骨臼を持つ動物において実験的に大腿骨を欠損させ、寛骨臼の形態形成における大腿骨の必要性を検証し、大腿骨の非存在下でくぼみ型の寛骨臼が消失し平坦な構造を呈することを明らかにした。本年度は、この平坦化が具体的にどの部位のどのような変形であったのかを明らかにした。また、別の解析系において、ニワトリの大腿骨の接触はニワトリの寛骨に異所的な孔をあけるのに十分であることを、昨年度までに明らかにしていた。本年度はこの現象の具体的な分子機構・鍵となる細胞群への示唆を得た。これに加え、新たにダチョウ・カメ・ヤモリをこの実験系に持ち込むことにより、寛骨への異所的な孔形成は鳥類の中でのみ起きうること、そして鳥類でそれが可能であるのは大腿骨ではなく寛骨が特殊化したためであることを示した。更に、鳥類におけるこの寛骨の特殊化は、周辺組織からの分泌物質が関連し、鳥類で寛骨の発生開始が相対的に遅くなることでこの形態形成が可能になっていることを示唆した。
(2)大腿骨頭
昨年度までにニワトリ(恐竜型)とヤモリ(トカゲ型)の大腿骨の形態形成過程の記載を三次元的に行った。本年度は新たにカメ・ワニ(恐竜型とトカゲ型の中間)で同様の解析を行った。これにより、進化の過程で形態形成過程のどの段階がどのように変化することでトカゲ型の大腿骨が恐竜型の大腿骨に変化したのかについて現象論的な仮説を立てることが可能になった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

(1)寛骨臼：骨盤側の構造
トカゲ型寛骨臼の形態形成過程を最初期から網羅しきれていないため。また、これに係る筋収縮の必要性を検証できていないため。
(2)大腿骨頭
成長板および軟骨膜の構造・動態の記載が遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

(1)寛骨臼：骨盤側の構造
トカゲ型寛骨臼の形態形成過程を最初期から網羅する。加えて、これに係る筋収縮の必要性を検証する。
また、恐竜型寛骨臼の形態形成に対する大腿骨の必要性を精査するために、大腿骨が欠失したニワトリ変異体を取り寄せる。恐竜型寛骨臼の形態形成には周辺組織からの分泌物質が十分条件であることが示唆されたため、これを実定する。
(2)大腿骨頭
成長板および軟骨膜の構造・動態の記載を行う。

Research Products

• [Journal Article] Functional roles of Aves class-specific cis-regulatory elements on macroevolution of bird-specific features (2017)
  • Author(s): Seki, R., Li, C., Fang, Q., Hayashi, S., Egawa, S., Hu, J., Xu, L., Pan, H., Kondo, M., Sato, T., Matsubara, H., Kamiyama, N., Kitajima, K., Saito, D., Liu, Y., Gilbert, M.T.P., Zhou, Q., Xu, X., Shiroishi, T., Irie, N., Tamura, K., and Zhang, G.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Pages: Article # 14229
  • DOI: 10.1038/ncomms14229
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 実験発生学的観点からの恐竜研究 (2017)
  • Author(s): 江川史朗、阿部玄武、田村宏治
  • Organizer: 日本古生物学会 第166回例会
  • Place of Presentation: 早稲田大学 (東京都 新宿区)
  • Year and Date: 2017-01-27 – 2017-01-29
• [Presentation] Acquisition of novel cis-regulatory elements behind the evolutionary innovations of birds (2016)
  • Author(s): 関亮平、Cai Li、林真一、近藤眞央、佐藤智彦、松原遼、江川史朗、北嶋慶一、齋藤大介、入江直樹、Guojie Zhang、田村宏治、城石俊彦
  • Organizer: 第22回国際動物学会 第87回日本動物学会 合同大会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学および沖縄コンベンションセンター (沖縄県 国頭郡および宜野湾市)
  • Year and Date: 2016-11-14 – 2016-11-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inference for the acquisition of a dinosaur-type acetabulum (2016)
  • Author(s): 江川史朗、阿部玄武、田村宏治
  • Organizer: 第22回国際動物学会 第87回日本動物学会 合同大会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学および沖縄コンベンションセンター (沖縄県 国頭郡および宜野湾市)
  • Year and Date: 2016-11-14 – 2016-11-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 恐竜の系統における股関節の形態形成機構の進化 (2016)
  • Author(s): 江川史朗
  • Organizer: 第9回Evo-Devo青年の会
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター (愛知県 岡崎市)
  • Year and Date: 2016-06-25 – 2016-06-26