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Speciation in the open ocean: how aquatic amniotes have diverged underwater

Research Project

Project/Area Number 18K06378
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionMuseum of Natural and Environmental History, Shizuoka (2020-2021)
Kyoto University (2018-2019)

Principal Investigator

岸田 拓士  ふじのくに地球環境史ミュージアム, 学芸課, 准教授 (40527892)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords種分化 / 集団ゲノミクス / ウミヘビ / 縄文貝塚 / 古代DNA / 海棲羊膜類 / エラブウミヘビ / 遺伝子浸透 / 鯨類 / 海産羊膜類 / Kogia
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、明瞭な地理的分断のない、開けた大洋における種分化メカニズムの解明を目指している。海棲の羊膜類は、その起源が明瞭であるために種分化の研究に適しており、また興味深い種分化パターンを示す。始新世に海へと進出した鯨類はおよそ100種が記載されている一方で、ほぼ同じ頃に起源を持つ海牛類はわずか4種しか現存しない。ウミヘビの仲間は、卵生で陸に産卵するエラブウミヘビ類と、胎生で生涯を海中で過ごすウミヘビ類の2つの単系統群に分類される。両者ともに分布域はほぼ重複しており、どちらもおよそ500~1000万年ほど前に陸から海へと移行したと考えられているが、エラブウミヘビ類はわずか8種しか記載されていない一方で、ウミヘビ類は60種以上が記載されている。
2021年度は、ウミヘビ類に着目して、彼らが種分化しやすい原因を探った。従来は台湾が分布北限であったウミヘビ類の種Hydrophis storkesii(ヨウリンウミヘビ)が今年度新たに沖縄本島沿岸で発見されたため、その個体のDNA抽出・全ゲノムショットガン解読を行った。加えて、日本沿岸に生息するウミヘビ類のほぼ全ての種のゲノム解読を完了した。現在これらのデータの集団遺伝学的解析を行っており、エラブウミヘビ類で得られた結果との比較を行うことで、海洋における種分化メカニズムの解明を目指す。
加えて、2021年度は新たに、縄文中期の東京湾内の貝塚から出土する鯨類骨のミトコンドリアDNA解析を行った。カマイルカやハンドウイルカなどのDNA解析を行った結果、東京湾に生息する現生個体のミトコンドリアハプロタイプと同じものであることが解明された。海棲羊膜類は高い移動能力を有するが、それにもかかわらず母系群の分布域が5000年近く不変であることは、彼らの種分化を考える上で重要なデータである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

2021年度も、昨年度に引き続きコロナウィルスのパンデミックのために海外出張が不可能となったため、コマッコウを対象とした米国との共同研究は中止を余儀なくされた。本研究の主対象を、2020年度より国内で実施可能なウミヘビ類と古代DNA研究に切り替えた。2021年度は、思いがけない種が沖縄から初記載されたり、新たに古代DNA研究が開始できるなど、想定以上の成果が得られつつある。2022年度の研究完了を目指す。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、エラブウミヘビ類と対照的に著しく種分化したウミヘビ類の集団ゲノミクス研究を行うことで、かれらの集団構造はエラブウミヘビ類のそれと比べてどこが異なるのか、そしてなぜ彼らは種分化しやすいのかを明らかにする。また、ウミヘビ類・エラブウミヘビ類は、嗅覚によって交配相手を探索するため、彼らの種分化のメカニズムは嗅覚の進化と密接な関係にあることが示唆されている。今年度は、ウミヘビ類のゲノムにおける嗅覚関連遺伝子の進化の解析や嗅覚に関する行動実験も行う。加えて、縄文貝塚の古代DNA解析を通して、海棲羊膜類の集団としての定住性を評価する。以上を総合することで、海洋における種分化メカニズムの全体的な理解を目指す。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(11 results)

All 2021 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Northeast Ohio Medical University(米国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Northeast Ohio Medical University/ノーススロープ郡野生動物管理局(米国)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Population history and genomic admixture of sea snakes of the genus Laticauda in the West Pacific2021

    • Author(s)
      Kishida Takushi、Toda Mamoru、Go Yasuhiro、Tatsumoto Shoji、Sasai Takahide、Hikida Tsutomu
    • Journal Title

      Molecular Phylogenetics and Evolution

      Volume: 155 Pages: 107005-107005

    • DOI

      10.1016/j.ympev.2020.107005

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Olfaction of aquatic amniotes2021

    • Author(s)
      Kishida Takushi
    • Journal Title

      Cell and Tissue Research

      Volume: 383 Pages: 353-365

    • DOI

      10.1007/s00441-020-03382-8

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Loss of olfaction in sea snakes provides new perspectives on the aquatic adaptation of amniotes2019

    • Author(s)
      Kishida Takushi、Go Yasuhiro、Tatsumoto Shoji、Tatsumi Kaori、Kuraku Shigehiro、Toda Mamoru
    • Journal Title

      Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences

      Volume: 286 Pages: 20191828-20191828

    • DOI

      10.1098/rspb.2019.1828

    • NAID

      120006719406

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 標本のゲノムが物語ること:博物館におけるゲノム研究2021

    • Author(s)
      岸田拓士
    • Organizer
      第53回種生物学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 両棲ウミヘビ類はなぜ8種しかいないのか? 全ゲノム配列に基づくLaticauda属ウミヘビ類の系統地理と種間交雑に関する研究2019

    • Author(s)
      岸田拓士, 戸田守, 笹井隆秀, 疋田努
    • Organizer
      日本進化学会第21回大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Population history and genomic admixture of sea snakes in the West Pacific2019

    • Author(s)
      Takushi Kishida
    • Organizer
      CETBio Symposium on evolution and biodiversity
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Loss of the olfactory receptor genes in cetaceans based on the genomic and fossil evidences2018

    • Author(s)
      岸田 拓士
    • Organizer
      第20回日本進化学会大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 研究紹介

    • URL

      https://sites.google.com/view/tkishida

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] ウミヘビ類のゲノム解読に成功 -海洋環境への適応進化の分子的基盤を探る-

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2019/190911_1.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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