| Project/Area Number |
21K15160
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Yamaguchi Ryo 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (80812982)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 種分化 / 生殖隔離 / 生物地理 / 数理モデル / 生物系統地理 |
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| Outline of Research at the Start |
近縁種が互いに接する地域では交雑が観察されることが多く、そのような地域を交雑帯と呼ぶ。交雑帯は、個体群動態・環境適応・同類交配といった多くの要素から構成されるため、古くから“自然の実験室”として着目されてきた。近縁種は互いに不利益な交雑を避けるよう同類交配が進化するが、一方の種のメスが他種のオスを強く避けるのに対し、他方の種のメスは両種のオスを交配相手として問題なく受け入れてしまうことは自然界でよく観察される。この同類交配の種間非対称性の起源は未解明なことが多く、本研究では野外生物実験と数理モデルを用いてその要因を検証する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In the initial stages of local adaptation to a new environment, most individuals have low fitness, the population size is small, but as adaptation progresses, the population size recovers. Classically, population size is assumed to be constant, but in this study, we have constructed a model that explicitly considers population dynamics. We have named the theory that the rate of evolution of reproductive isolation is accelerated under the high risk of extinction as the 'phoenix hypothesis of speciation'. Furthermore, mating experiments and genome analysis using Chrysolina angusticollis populations in Hokkaido, Japan, revealed that the composition of cuticular hydrocarbons, which are involved in mating preferences, have become differentiated. Asymmetric pre-mating isolation was also detected, and its origin was suggested to be due to the historical population dynamics of the parental populations.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本課題では、親集団の絶滅リスクを考慮した種分化メカニズムを数理モデリングにより解析し、野外と実験下での実証データを得ることで、交配前隔離の進化的起源の理解を目指した。種分化は新たな種を生み出すメカニズムであり、継続的に種分化が繰り返されることで生物多様性が創出・維持されている一方、その背後には集団の絶滅リスクが進化を促進する可能性が明らかとなった。‘種分化の不死鳥仮説’は従来の古典的な種分化モデルでは到達できなかった知見であると同時に、今後の更なる実証研究が待たれる。
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