研究課題
基盤研究(C)
水を界面とする昆虫の、体表の疎水性・親水性について多くの研究がなされている。しかし、水面直下にのみニッチをもつ生物が、どのような機構で棲息しているのかの研究は皆無である。申請者らは、水面直下で生活する生物に注目し「超疎水性-超親水性の複合構造」により水面を効果的に利用していることを発見した。本研究では、1) 生きたまま・濡れたままの電子顕微鏡観察できる新技術 (NanoSuit法) 、2) 高速度撮影による運動解析法、3) 電気生理学的手法などを用いて、この「複合構造」がもつ未知の機構・機能を解明することで、昆虫の新たな生理・生態学を構築すると共に、生物に学んだ新素材開発につなげる。
生物体表を介した空気や水の界面とのバランスのとれた関係は生存のために不可欠であり、それぞれのニッチの中で進化上ほぼ最適化されている。水面上で生活しているアメンボは、疎水性の脚により水面に立ち素早く滑走することができる。水中生活をおくるゲンゴロウは親水性の体表構造や疎水性の物理的鰓をもち、その特性に注目した研究がなされている。しかし水面直下をニッチとする生物の研究は皆無であった。本研究では、水面直下にのみ生活域をもつ生物が、如何なるメカニズムにより水環境との関係を制御しているのかを、生きたまま電子顕微鏡観察できるNanoSuit法を中心とした形態解析、高速度撮影による運動解析法などから解明した。
水面直下の生物に注目した研究は国内外ともに無かった。さらにNanoSuit 法により、生きたまま生物試料を高分解能観察する技術は、これまでの観察結果を正確にするだけでなく、生命現象そのものについて新たな超微形態的知見を与えることは明白であり、注目昆虫および解析法の両者ともに学術的意義がある。また、本研究による新規知見は、生命科学全体に新たな視点を与え、農学・生物学・医学などの生命科学分野にこれまでにない新機構を提案するとともに、バイオミメティクス研究の推進にも貢献できる。
すべて 2024 2023 2022 2021 2020
すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 図書 (2件)
Scientific Reports
巻: 13(1) 号: 1
10.1038/s41598-023-41474-x
Microscopy
巻: 71(1) 号: suppl 1 ページ: 1-12
10.1093/jmicro/dfu042
巻: 71 号: 1 ページ: 1-12
10.1093/jmicro/dfab042
Communications Biology
巻: 4 号: 1 ページ: 1-8
10.1038/s42003-021-02228-5
Insects
巻: 12(9) 号: 9 ページ: 773-773
10.3390/insects12090773
Commun Biol
巻: In press
Journal of Photopolymer Science and Technology
巻: 33 号: 5 ページ: 517-522
10.2494/photopolymer.33.517
130007867678
PLOS ONE
巻: 15(5) 号: 5 ページ: e0232992-e0232992
10.1371/journal.pone.0232992
Sci Rep
巻: 10(1) 号: 1
10.1038/s41598-020-71523-8
