クマムシ類における脳と頭部感覚器官の進化

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15857
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 藤本 心太 東北大学, 生命科学研究科, 助教(研究特任) (40779758)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: クマムシ / 超微細構造 / 形態学 / 透過型電子顕微鏡 / 走査型電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，クマムシ類における脳と頭部感覚器官の進化の過程と要因を明らかにするため，形態的多様性の高い異クマムシ綱海産分類群の脳と頭部感覚器官を，網羅的に観察するものである．
2020年度は，本来，まず電子顕微鏡観察の最適な条件の探索（固定条件，樹脂の種類，樹脂包埋までのステップなど）を行い，その後本格的な観察に移行する計画であった．しかし，新型コロナウイルス感染症の流行により，これら作業の開始が大幅に遅れ，本年度の活動は観察条件の探索（技術的な問題の解決）と，その過程で行った予備的な観察にとどまった．
研究は当初，透過型電子顕微鏡(TEM)を主軸に観察を進める計画であったが，得られる像の比較から走査型電子顕微鏡(SEM)の反射電子観察でも本研究の目的達成に十分な像が得られることが，観察条件探索の過程で判明した．TEMに比べ SEMは試料作製が容易であり，ナイフマークの影響も少ないこともあり，超微細構造の観察は，SEMを主軸に研究を進めることとした．また海産クマムシ類の感覚器官の超微細構造を把握するためには，連続超薄切片作製が必須であることも明らかになったため，技術を習得した．
超微細構造観察のための条件探索は完了し，技術も習得したので，2021年度は本格的に詳細な観察を進めるが，新型コロナウイルス感染症の流行の先行きがわからないため，本来予定していた，本研究の目指す海産分類群の網羅的な観察のための，日本各地での試料採集がどこまで実施できるのか，不明である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度行う予定であった，試料の採集と電子顕微鏡観察はともに出張を伴うもので，新型コロナウイルス感染症の影響で，作業が後ろ倒しになった．しかし，それ以外で発生した問題は解決できたため，やや遅れていると自己評価した．
解決した重要な技術的問題を２つ挙げる．
１）海産クマムシ類試料の変形：固定から樹脂包埋までの間で海産クマムシ試料は変形しやすい．分類群ごとに変形しやすさが異なり，個体差も大きいことが分かった．青森と沖縄で採集した異なる科で条件を変えて試験し，変形を許容範囲に低減する方法を見つけることができた．個体差の問題は試料数を増やすことで解決とした．
２）超薄切片試料の強度：当初試料作製に用いた樹脂はTEMで観察できるものの，SEMでの観察では薄いと（超薄切片），高倍率での観察の際，電子線で破壊されてしまうことが明らかになった．他の樹脂を用いるか，あるいは元の樹脂と他の樹脂を混合した樹脂を用いることでこの問題は解決することができた．

Strategy for Future Research Activity

観察条件の絞り込みが完了したので，今後は本格的な観察を進める．陸上進出した分類群としない群関係にある海産分類群の観察を進めているので，陸産種の観察を行うことで，陸上進出の影響を考察できると期待される．新型コロナウイルス感染症の流行で，日本各地に試料採集に行くのが難しそうな場合，移動可能な範囲（隣接する県程度）で必要な分類群を揃えることができないか，検討していく．また電子顕微鏡観察は研究代表者勤務地にないため，出張は必須であり，新型コロナウイルスの影響で，出張ができず十分な観察が行えない場合，研究期間の延長も選択肢の一つとして考えていく必要がある．

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の流行により，研究に遅れが生じたため．