2021 Fiscal Year Research-status Report
Comparative development of intercalary elements in the first finger joint of neobatrachians: the origin of arboreal frogs
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20K06786
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
田澤 一朗 広島大学, 両生類研究センター, 助教 (10304388)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 圭介 広島大学, 両生類研究センター, 助教 (60260311)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 透明骨格標本 / intercalary element / 樹上性 / 無尾両生類 / ニホンアマガエル / シュレーゲルアオガエル / HE染色 / 相同 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カエル目には指の一番遠位の指骨間に挿入骨格要素 (IE: intercalaryelement) をもつ種が存在する.「IE を持つこと」は「指先に吸盤があり樹上性であること」と強い相関がある．樹上性と IE はカエル目の中ではカエル亜目のみに認められ，IE を持つ種はカエル亜目の中では多数の系統に広くやや疎らに分布している．もし，これら IE の進化的起源が単一であれば，そのことはカエル亜目の現在の繁栄が進化初期における樹上性の新規獲得と関係が深いことを示唆する．しかし IE の比較発生学的解析はこれまでに殆どなされていない．そこで本研究では，カエル亜目の中で系統的に離れ形態的に異なる IE を持つ2種を用い，IEの発生過程がどの程度共通であるかを複数の手法を用いて調べる．
系統的に離れ形態的に異なる IE を持つニホンアマガエルおよびシュレーゲルアオガエルの発達を骨学的および組織学的に詳しく比較したところ，IE 周囲の組織の分化程度を基準にすると，両種のIE発達開始タイミングはほぼ同じであることがわかった．このことにより，系統の離れたこの両種のIE 形成メカニズムは基本的に同じであることが示唆された．このことは分子マーカーを用いた解析によりさらに裏付ける必要がある．そのための準備の１つとして RNA Seq 等遺伝子発現解析のための両種の RNA サンプルを現在精製し集めているところである．一方，IE 様の構造はカエル亜目外の種であるネッタイツメガエルおよび有尾類であるイベリアトゲイモリには全く認められなかった．したがって今後はカエル亜目内の IE を持たない種で IE の名残りを分子レベルで探索することも行う．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は実施順に大別して「骨学的，組織学的比較」「その他マーカーによる比較」「阻害剤への影響の比較」からなる．現在までの進捗状況を「おおむね順調に進展している」と評価するのは，前述の第一段階「骨学的，組織学的比較」を十分に行い，次の「その他マーカーによる比較」が進行しているからである．
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| Strategy for Future Research Activity |
1. マーカー分子の局在比較．I 型および II 型コラーゲン等細胞外マトリクスに対する抗体を用いた免疫組織化学的解析: 軟骨と硬骨とその他のマトリクスとを区別して染色でできる．市販品の抗体が利用できる可能性があるので試用する．軟骨芽細胞および骨芽細胞を検出する in situ ハイブリダイゼイション: 軟骨および硬骨の発生初期を捉えるので IE の発生初期を認識できる可能性がある．
2. 肢形成関連シグナルに対する阻害剤への影響の比較．形態形成関連分泌タンパク質 (FGF，Shh，Wnt，BMP): 正常な肢発生に必要なシグナル分子．シグナルの阻害には市販の阻害剤が利用できる．甲状腺ホルモン: カエル類の肢芽の発達は甲状腺ホルモン依存的である．本研究では，甲状腺ホルモン合成阻害剤メチマーゾルを投与したときに IE の発生が肢芽の発達と同期して抑制されるか否かに着目する．
3. 結果の比較検討．由来する組織が異なる等，IE の発生メカニズムが両種で根本的に異なることが示されれば，そのことは複数系統における独立起源を支持する．逆に，両種の IE 発生メカニズムが基本的に同じであれば，カエル亜目の共通祖先における単一起源を支持する．単一起源であれば，現在 IE を持たないカエル亜目の種は進化過程で IE を失ったことになる．したがって，このような種の肢形成過程には IE 発生プロセスの名残が存在する可能性がある．そこで，上記 1 と 2 の結果が単一起源を支持した場合には，さらに，カエル亜目以外のカエル (ネッタイツメガエル等)，およびカエル亜目の IE を持たないカエル (ニホンアカガエル等) での指骨格の発生プロセスを比較し，後者 (=カエル亜目の IE を持たないカエル) に IE 発生プロセスの名残が無いかを探索する．
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| Causes of Carryover |
2021年度末ごろに予定していた実験が年度明けにずれ込んだため．2022年度は当初計画分および前述遅延分を支出予定.
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