Quantitative asymmetry of spiral cleavage and reversal evolvability

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K22450
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 浅見 崇比呂 信州大学, 理学部, 特任教授 (10222598)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2023-03-31
• Keywords: 有肺類

Outline of Annual Research Achievements

螺旋卵割は、前口動物を二分する大系統の一つ（螺旋/冠輪動物）にユニークな発生様式である。左右逆に発生するか否かが割球配置の極性に 依存する。典型的な螺旋卵割を行う巻貝には、交尾して体内受精するものと、交尾せず放精放卵するものがある。前者は、交尾器が体の側面に あるため、左右逆に発生すると、交尾器の位置が左右逆になる。そのため逆巻（内臓逆位）は、野生型（多数派）との交尾が難しく、配偶上不利である。にもかかわらず、逆巻の種がくり返し進化した。対して、サザエなどの巻貝や、他の螺旋動物は、放精放卵するか、交尾器を正中線 にもつため、左右反転しても配偶上支障がない。ところが、内臓逆位の種・系統は進化していない。本研究の目的は、螺旋卵割の左右極性に顕在する量的変異に着眼し、このパラドクスを解決する実験基盤を開拓することにある。右巻種と左巻種の野生型は、左右真逆に卵割し、奇形発生しない。対して、どちらの種でも、突然変異に由来する逆巻変異体は、孵化前の奇形死亡率が高いため、集団に存続できない。これらの変異胚に特徴的な形態形成と死亡率の関係を統計的に検証するために必要となる野生型系統、交雑系統、人為選抜系統を作出した。野生型（右巻）集団と逆巻変異系統の殻形態は統計的に異なる。交雑系統の確立により、集団の遺伝的背景の差異に起因する形態変異を統計的に取り除くことを可能にした。初期発生における左右極性が系統内の個体間で量的に変異することを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

有肺類の野生集団は、右巻あるいは左巻に固定している。発生の左右極性に生じた突然変異に起因する逆巻変異個体は、野生型との交尾が物理的に困難であるために頻度依存淘汰される運命にある。対して、挑戦的研究としての本研究の主眼は、右巻種及び左巻種で得られた突然変異に起因する逆巻変異体に対し、交尾上の不利ではなく、生存上の不利による生存淘汰の摘出にある。その原因を理解するための実証研究の基盤をこれまでに固め、初期胚の形状の、個体間の量的変異の統計解析を遂行した。

Strategy for Future Research Activity

初期胚の形状の量的変異と孵化後に形成される殻の形状との関係を統計解析する実験手法を開発する。

Causes of Carryover

比較対象となる陸生巻貝の卵塊から初期胚を安定して得るために産卵規模を拡大する必要が生じ、そのために繁殖用の成熟個体をまず増産するための飼育作業を重点的に行った。これにより得られる卵塊を用いた解析が次年度に実施可能となるため。