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Developmental basis for the regression of emu wings

Research Project

Project/Area Number 20H03301
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
Research InstitutionTokyo 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
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Keywords進化発生
Outline of Research at the Start

動物にとって不要な器官が退縮する際は、その器官の発生に関わる遺伝子の発現が変化することが知られている。走行に特化したエミューでは前肢が退縮しているが、近年、その前肢の退縮は肢形成に無関係な遺伝子が前肢芽に発現したためであることが示された。しかしながら、この遺伝子の発現がなぜ前肢の退縮に繋がったのかは不明のままである。そこで本研究では、これまでの器官退縮機構とは異なり、遺伝子発現領域を新たに獲得するという積極的な方法で前肢を退縮しているエミューを題材に、前肢の退縮機構を明らかにすることを目標に研究を行う。本研究の遂行により、新しい器官退縮の発生機構の提唱できることが期待される。

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.

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。

Report

(3 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2020 Other

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 遺伝的要因と外的要因に起因する形態の発生と進化2023

    • Author(s)
      田中幹子
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 滑膜関節の進化のプロセスの解明に向けたアプローチ2023

    • Author(s)
      上原克也、平沢将大、川原大和、湯玲子、河西通、田中幹子
    • Organizer
      日本動物学会関東支部第75回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Reduction of Muscle Activities Underlies the Forelimb Morphology of Emu2022

    • Author(s)
      Eriko Tsuboi, Ingrid Rosenburg Cordeiro, Satomi F Ono, Reiko Yu, Makoto Koizumi, Guojun Sheng, Masataka Okabe, Mikiko Tanaka
    • Organizer
      16th International Conference on Limb Development, Regeneration, and Evolution
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 四肢の骨格パターン形成における力学的ストレスの役割2020

    • Author(s)
      坪井絵里子、Ingrid Rosenburg Cordeiro、小泉誠、岡部正隆、田中幹子
    • Organizer
      日本進化学会第22回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 外的要因による四肢の発生プログラムの可塑的変化2020

    • Author(s)
      田中幹子
    • Organizer
      第67回日本生態学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] 2-5-12 脊椎動物の上陸、2-5 動物の進化の歴史、第2章 動物の進化「動物の事典」2020

    • Author(s)
      田中幹子(末光 隆志(総編集))
    • Total Pages
      772
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254171662
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 田中幹子研究室

    • URL

      http://www.evodevo.bio.titech.ac.jp

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 田中幹子研究室(TANAKA Lab)

    • URL

      http://www.evodevo.bio.titech.ac.jp

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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