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適応放散のメカニズムを解明する―分散力の進化的変化に注目して

Research Project

Project/Area Number 23K23952
Project/Area Number (Other) 22H02689 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionYamashina Institute for Ornithology

Principal Investigator

山崎 剛史  公益財団法人山階鳥類研究所, その他部局等, 研究員 (70390755)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 荻原 直道  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70324605)
小林 豊  高知工科大学, 経済・マネジメント学群, 教授 (70517169)
米澤 隆弘  広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (90508566)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords適応放散 / 種分化 / 分散力 / 数理モデル / ハシブトガラス / シミュレーション / 分岐年代推定 / 自然史標本 / 系統比較法 / 鳥類 / ハワイ産鳥類
Outline of Research at the Start

適応放散がなぜ起きるのかは、長年にわたる進化生物学の中心的テーマである。既存の種分化理論は急速な放散をうまく説明できない。本研究では、適応放散のポピュラーなモデルである「群島モデル」に分散力の進化可能性という簡単な仮定を加えるだけで、放散中の急速な種分化をうまく説明できることを理論的に示す。さらに、鳥類を対象にした経験的研究を行い、このような進化が実際に起きていることを実証する。

Outline of Annual Research Achievements

理論的研究については、分散力の進化的変化を仮定して構築した新理論に基づき、3つの島集団の個体ベースのシミュレーションを行い、その結果を報告する原稿を執筆した。新理論は、既存理論のもとで謎であった適応放散時の種分化の同期と微小異所的種分化の頻発を容易に説明できた。

経験的研究については、八重山諸島に固有で、新理論に従う進化の実例である可能性のあるオサハシブトガラスCorvus macrorhynchos osaiの調査を行った。具体的には、C. m. osaiの4つの島集団(西表島・石垣島・波照間島・黒島)について、分岐年代が同期するかどうかを確認するため、それらの集団から得られた計118サンプルのゲノム解析(RAD-seq解析、mtDNAのLA-PCR解析)を実施した。また、近縁種であるクバリーガラスC. kubaryi、イエガラスC. splendensのサンプル入手の交渉をスミソニアン博物館とのあいだで進めた。

さらに、カラス類の種分類再検討を行うための基礎研究として、分類形質である音声に嘴形態が及ぼす影響を系統比較法によって評価した。また、自然史標本に基づき、分散力の進化的変化を推定する方法論を確立するため、ケーススタディを実施した。具体的には、小翼羽の形態と翼面の柔らかさを測定し、飛翔能力との関連性を調査した。島嶼域において、無飛翔性の進化を繰り返し起こしたことで知られるクイナ類について、CTを用いた脳形態の復元、初列風切羽の形態の測定を行った。このうち、クイナ類の脳形態の比較結果をJournal of Anatomy誌から出版した。この研究は、脳の大型化と飛翔能力の減少を関連付ける結果となった。翼面の柔らかさに関するレビュー論文をJournal of Robotics and Mechatronics誌から出版した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

理論的研究については、当初計画していた論文の出版には至らなかったが、原稿はほぼ完成している。経験的研究については、オサハシブトガラスの研究はおおむね順調で、自然史標本を用いる研究は、当初計画していたより多くの重要なケーススタディを実施できた。

Strategy for Future Research Activity

新たにDNA実験のエキスパートを研究チームに迎え入れることで、一層の研究の推進を図る。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Biomimetic Soft Wings for Soft Robot Science2022

    • Author(s)
      Hiroto Tanaka, Toshiyuki Nakata, Takeshi Yamasaki
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 34 Issue: 2 Pages: 223-226

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0223

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2022-04-20
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Relationship between flightlessness and brain morphology among Rallidae2022

    • Author(s)
      Tatsuro Nakao, Takeshi Yamasaki, Naomichi Ogihara, Masaki Shimada
    • Journal Title

      Journal of Anatomy

      Volume: 00 Issue: 3 Pages: 776-788

    • DOI

      10.1111/joa.13690

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Remarks] 飛べない鳥は脳が大きい。クイナ類で判明―ヤンバルクイナは賢かった―

    • URL

      https://www.yamashina.or.jp/hp/p_release/images/20220913_prelease.pdf

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-08-08  

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