Developmental basis for the regression of emu wings

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03301
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Tanaka Mikiko 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (40376950)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 進化発生

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the mechanisms underlying wing reduction in emus. Our analyses showed that the immobilization resulting from the absence of distal muscles contributes to the shortening, the loss of synovial joints, and the left-right asymmetric phenotypic variation observed. Further analyses identified a population of muscle progenitors displaying a dual transcriptional cell signature. These muscle progenitors aggregated at the proximal region of the wing buds and are responsible for the morphological features seen in the wings of emus. These findings demonstrate that differential mobility during embryonic development may underlie the evolution of vestigial structures.

Free Research Field

進化発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生物に不要となった器官の退縮は、その器官の発生を担う遺伝子の発現量や発現領域の変化に起因して、細胞数が減少することによって起こると考えられていた。本研究の成果は、器官の退縮が単にその器官の発生に必要な因子の欠如にはよらず、新しい細胞種の存在という遺伝的要因と筋形成不全に伴う力学的ストレスの低下という後天的要因の組み合わせによって起こりうるという、これまでの常識を覆す全く新しい器官退縮の発生機構の提唱に繋がった。本研究では、形態変化の要因を考える上で、ほとんど考慮されてこなかった視点の重要性を提案しており、今後の発生学分野研究と進化学分野研究の展開に新たな方向性を提案する重要な成果にとなった。