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バイオメカニクスから紐解く雌雄交尾器の共多様化機構

研究課題

研究課題/領域番号 15J03484
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物多様性・分類
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

松村 洋子  慶應義塾大学, 商学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード機能形態学 / 交尾器 / 挿入 / 昆虫 / ハムシ / バイオメカニクス / 共進化 / 共多様化 / 数理モデル
研究実績の概要

雌雄交尾器の共多様化が如何にして生じたかに答えるため,①雌雄交尾器の物理的相互作用がどう達成されるのか,②雌雄交尾器の形の違いがその相互作用に影響をもたらすか,という疑問にバイオメカニカルな立場から取り組んだ.①雌雄交尾器の種間変異の記載と定量化,②物理的相互作用の断片的視覚化と物性の理解から雌雄交尾器の機能や動きがもたらされるメカニズムを機械的に説明,③実験的に2の仮説の検証のステップで進めた.雌雄交尾器が物理的に相互作用する過程のうち,本年度は昆虫の極端に長い交尾器を介した射精プロセスを対象に,実体・光学・電子・レーザー顕微鏡,X線μCTを駆使し,以下のことを明らかにした.
1.極端に長い交尾器のサイズ(直径)が,交尾器の長さ・体サイズ・系統関係と関係なく種間で雌雄共に著しく変異する(雄交尾器:2μmから数10μm).
2.上の計測値を基に①精液がオス交尾器の管を表面張力で満たすのに要する時間,②精液をオス交尾器の管から押し出すのに必要な力を計算した.その結果,どの種でも表面張力だけで2cm程度の長さのオス交尾器の管を容易に濡らせること,一方で精液の雌への受け渡しプロセスはオス交尾器の直径によってメカニズムが異なることが,理論的に示された.直径が2μmの種では,精液を押し出すには昆虫では不可能なほど大きな力が必要であるが,直径が数10μmの種では,精液はオス側の押し出す力でメスへ受け渡し可能である.
3.オス交尾器の直径が比較的大きな種ではオスの交尾器に発達した筋肉が認められポンプとして機能することが示唆されるのに対し,直径の小さな種では類似の構造は認められなかった.後者については,オス側とメス側を満たす液体の濃度勾配などから能動的に精液がオスからメスへ流れる可能性が考えられる.次年度,実験的にその可能性を確かめるため,実験を検討中である.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Kiel University(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] National Museum of Kenya(Kenya)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Kiel University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Donetsk Institute(ウクライナ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional morphology and evolution of the hyper-elongatedintromittent organ in Cassida leaf beetles (Coleoptera: Chrysomelidae:Cassidinae).2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y., Michels, J., Appel, E., Gorb, S.N.
    • 雑誌名

      Zoology

      巻: 120 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.zool.2016.08.001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A new record of Zoraptera (Insecta) from Kenya, with remarks on their habitat.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumura, Y., Njoroge, L.
    • 雑誌名

      Journal of East African Natural History

      巻: not known yet

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 体より長い交尾器を進化させた昆虫たち2017

    • 著者名/発表者名
      上村佳孝, 松村洋子
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 52 (1) ページ: 8-11

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stiffness gradient of the beetle penis facilitates propulsion in the spiraled female spermathecal duct.2016

    • 著者名/発表者名
      Filippov, A., Matsumura, Y., Kovalev, A., Gorb, S.N.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 27608-27608

    • DOI

      10.1038/srep27608

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Male penile propulsion into spiraled spermathecal ducts of female chrysomelid beetles: a numerical simulation approach.2015

    • 著者名/発表者名
      Filippov A, Kovalev A, Matsumura Y, Gorb SN
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 384 ページ: 140-146

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2015.08.002

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 知られざるジュズヒゲムシ目の多様性 -45年振りのアフリカ産未記載種-2016

    • 著者名/発表者名
      真下雄太、松村洋子、町田龍一郎
    • 学会等名
      第 37 回菅平動物学セミナー
    • 発表場所
      筑波大学,長野
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Special behavior in beetles negates a developmental constraint against hyper-elongation of a penis.2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y.
    • 学会等名
      2016 XXV International Congress of Entomology
    • 発表場所
      the United States of America (Orlando)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Let us become zorapterists: field surveys in different continents.2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Rafael J, Camara J. T., Beutel, R. G., Mashimo Y.
    • 学会等名
      2016 annual meeting of the Entomological Collections Network
    • 発表場所
      the United States of America (Orlando)
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How do leaf beetles generate propulsion of a hyper-elongated penis that is as long as their body length during copulation?2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Filippov, A. E., Kovalev, A. E., Michels, J., Goedel, T., Appel, E., Gorb, S. N.
    • 学会等名
      109th Annual Meeting of the German Zoological Society
    • 発表場所
      Germany (Kiel)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How do male beetles propel a hyper-elongated penis into a female duct?2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Michels, J., Filippov, A. E., Kovalev, A. E., Goedel, T., Appel, E., Gorb, S. N.
    • 学会等名
      SEB (Society of Experimental Biology) meeting Brighton 2016
    • 発表場所
      United Kingdom (Brighton)
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 序論:マイクロCTの利用は昆虫学に何をもたらすのか2016

    • 著者名/発表者名
      松村洋子
    • 学会等名
      日本昆虫学会76回大会
    • 発表場所
      大坂府立大学(大阪府・堺市)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 交尾器の形に魅せられた虫博士の歩み2015

    • 著者名/発表者名
      松村洋子
    • 学会等名
      日本昆虫学会75回大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2015-09-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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