交雑が誘う適応放散：琵琶湖固有腹足類をモデルとした「超越分離」仮説の検証

• 研究課題/領域番号: 20K15866
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分45030:多様性生物学および分類学関連
• 研究機関: 東北大学 (2022); 東邦大学 (2020-2021)
• 研究代表者: 齊藤 匠 東北大学, 東北アジア研究センター, 学術研究員 (90858903)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 交雑 / 琵琶湖 / モノアラガイ / 多様化 / 外来種 / 種分化 / オウミガイ / 古代湖 / 淡水産貝類 / モノアラガイ科

研究開始時の研究の概要

種の多様性が生まれるメカニズムを明らかにすることはマクロ生物学の中心的な課題であるが、近年、種や形態の顕著な多様性を生み出す原動力としての種間交雑が着目されている。本研究では、古代湖である琵琶湖に生息し、高い形態的多様性を持つとともに、種間の遺伝的交流が存在すると考えれる固有のモノアラガイ類を用いて、種間交雑が形態・生態の多様化を通して種分化に与える影響を形態解析と生息環境の野外調査、ゲノムワイドな遺伝解析を用いて明らかにすることを目的とする。

研究成果の概要

モノアラガイとその近縁系統を琵琶湖を中心に東アジア全域からサンプリングし、次世代シーケンサーを用いて得たDNAデータから包括的な遺伝解析を行なった。またそれらの殻形態・生態についても調査した。結果として、琵琶湖における過去の異系統間の交雑が強く示唆されるとともに、殻の形態解析と生態調査から、琵琶湖内においては他の日本列島地域では見られない形態的多様性が存在していることが明らかになった。また、年代の推定から琵琶湖の地史的な変動が交雑の原因である可能性が示唆された。可塑性や因果関係についてのさらなる検討が必要であるが、これらの結果は交雑が進化的多様化の原動力となる可能性を支持していると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

交雑が進化的な動態に与える影響は未知の点が多く、進化生態学上の重要課題であった。今回、交雑が進化的多様化に正の影響を与える可能性があることが網羅的なスケールでの遺伝解析から示唆された。また、従来あまり考慮されていなかった、生物地理学的な文脈の中で交雑を考慮することが重要であることが本研究により明らかになった。一方、本研究ではモノアラガイにおいて、多くの外来系統が日本列島に侵入していることも判明した。このような種内系統の隠蔽的な侵入は従来検出が難しくあまり着目されていなかったが、生物多様性の保全や進化動態への影響を考える上でも重要な知見であると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences/Zhejiang University(中国)
• [国際共同研究] Virg. Polytechnic Instit. and Sta. Univ.(米国)
• [国際共同研究] University of Rajshahi(バングラデシュ)
• [国際共同研究] Masaryk University/Nature Conservation Agency of the CZ(チェコ)
• [国際共同研究] Russian Academy of Sciences(ロシア連邦)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] University of Rajshahi(バングラデシュ)
• [国際共同研究] Russian Academy of Sciences(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Vietnam Academy of Science & Technology(ベトナム)
• [国際共同研究] Kyungpook National University(韓国)
• [国際共同研究] Mongolian Benthological Society(モンゴル)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] VAST(ベトナム)
• [国際共同研究] Russian academy of sciences(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Kyungpook National University(韓国)
• [雑誌論文] Phylogenomic analyses reveal incongruences between divergence times and fossil records of freshwater snails in East Asia (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirano Takahiro、Saito Takumi、Ito Shun、Ye Bin、Linscott T. Mason、Do Van Tu、Dong Zhengzhong、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Molecular Phylogenetics and Evolution 巻: 182 ページ: 107728-107728
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2023.107728
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Invasion history of Gyraulus chinensis (Gastropoda: Planorbidae) in Europe: a molecular and literature-based approach (2023)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi、Slachtova Erika、Novakova Marketa、Horsakova Veronika、Ye Bin、Beran Lubos、Horsak Michal
  • 雑誌名: Hydrobiologia 巻: － 号: 5 ページ: 1359-1371
  • DOI: 10.1007/s10750-023-05157-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Even short‐distance dispersal over a barrier can affect genetic differentiation in <i>Gyraulus</i> , an island freshwater snail (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi、Sasaki Tetsuro、Tsunamoto Yoshihiro、Uchida Shota、Satake Kiyoshi、Suyama Yoshihisa、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Freshwater Biology 巻: 67 号: 11 ページ: 1971-1983
  • DOI: 10.1111/fwb.13990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resolving species-level diversity of Beringiana and Sinanodonta mussels (Bivalvia: Unionidae) in the Japanese archipelago using genome-wide data (2022)
  • 著者名/発表者名: Sano Isao、Saito Takumi、Ito Shun、Ye Bin、Uechi Takeru、Seo Tomoki、Do Van Tu、Kimura Kazuki、Hirano Takahiro、Yamazaki Daishi、Shirai Akihisa、Kondo Takaki、Miura Osamu、Miyazaki Jun-Ichi、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Molecular Phylogenetics and Evolution 巻: 175 ページ: 107563-107563
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2022.107563
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Uncovering overlooked diversity using molecular phylogenetic approach: A case of Japanese sphaeriid clams (Bivalvia: Sphaeriidae) (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi、Fujimoto Koji、Uchida Shota、Yamazaki Daishi、Hirano Takahiro、Sano Isao、Ye Bin、Kagawa Osamu、Shariar Mohammad Shovon、Do Van Tu、Morii Yuta、Prozorova Larisa、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Molecular Phylogenetics and Evolution 巻: 173 ページ: 107508-107508
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2022.107508
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First record of the non-indigenous freshwater snail Galba humilis (Say, 1822) (Mollusca: Hygrophila: Lymnaeidae) in Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi
  • 雑誌名: BioInvasions Records 巻: 11 号: 2 ページ: 428-439
  • DOI: 10.3391/bir.2022.11.2.16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A comprehensive phylogeography of the widespread pond snail genus Radix revealed restricted colonization due to niche conservatism (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi、Hirano Takahiro、Ye Bin、Prozorova Larisa、Shovon Mohammad Shariar、Do Tu Van、Kimura Kazuki、Surenkhorloo Purevdorj、Kameda Yuichi、Morii Yuta、Fukuda Hiroshi、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 11 号: 24 ページ: 18446-18459
  • DOI: 10.1002/ece3.8434
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular and morphological evidence for a unified, inclusive Sinotaia quadrata (Benson) (Gastropoda: Viviparidae: Bellamyinae). (2021)
  • 著者名/発表者名: Ye Bin、Hirano Takahiro、Saito Takumi、Dong Zhengzhong、Do Van Tu、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Molluscan Studies 巻: －
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human‐geographic effects on variations in the population genetics of Sinotaia quadrata (Gastropoda: Viviparidae) that historically migrated from continental East Asia to Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Ye Bin、Saito Takumi、Hirano Takahiro、Dong Zhengzhong、Do Van Tu、Chiba Satoshi
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 10 号: 15 ページ: 8055-8072
  • DOI: 10.1002/ece3.6456
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New insights from museum specimens: a case of Viviparidae (Caenogastropoda: Mollusca) in Iwakawa’s collection preserved in the National Museum of Nature and Science, Tokyo (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi、Kagawa Osamu
  • 雑誌名: Biodiversity Data Journal 巻: 8 ページ: 1-31
  • DOI: 10.3897/bdj.8.e52233
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The process of genetic diversification and the formation of distribution of freshwater molluscs. (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi
  • 学会等名: Seminar organized by Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Rajshahi, Bangladesh, Rajshahi
  • 招待講演
• [学会発表] Dispersal is a driver for the diversification of Gyraulus spp. on both continental and oceanic islands. (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito Takumi, Hirano Takahiro, Prozorova Larisa, Do Van Tu, Ye Bin, Shovon Mohammad Shovon, Uchida Shota, Surenkhorloo Purevdorj, Morii Yuta, Kimura Kazuki, Yamazaki Daishi, Sasaki Teturo, Tsunamoto Yoshihiro, Satake Kiyoshi, Fukuda Hiroshi, Suyama Yoshihisa, Chiba Satoshi.
  • 学会等名: World Congress of Malacology 2022, Munich, Germany
  • 国際学会
• [学会発表] 日本の淡水産巻貝類の系統・分類学的研究の最近の進展：水棲上目を中心に (2022)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 匠
  • 学会等名: 第487回 水生昆虫談話会例会
  • 招待講演
• [学会発表] 淡水産巻貝類の系統的多様化・分布形成メカニズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 匠
  • 学会等名: 第69回 瀬戸海洋生物学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 琵琶湖固有二枚貝マルドブガイの実態: ドブガイ類で見られた殻形態の平行進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐野 勲, 齊藤 匠, 伊藤 舜, Ye Bin, 上地 健琉, 瀬尾 友樹, Do Van Tu, 木村 一貴, 平野 尚浩, 山崎 大志, 白井 亮久, 近藤 高貴, 三浦 収, 宮崎 淳一, 千葉 聡
  • 学会等名: 日本貝類学会令和4年度(2022年度)大会
• [学会発表] 琵琶湖産腹足類の起源：水棲目を中心に (2021)
  • 著者名/発表者名: 齊藤匠
  • 学会等名: オンライン研究集会「アナンデールの極東旅行から 100 年ー琵琶湖の生物多様性はどこまで明らかになったか」
  • 招待講演
• [学会発表] 琵琶湖固有モノアラガイ類の起源：ゲノムワイドな遺伝解析を用いた検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 齊藤匠、福田宏、平野尚浩、千葉聡
  • 学会等名: 日本貝類学会
• [図書] 琵琶湖の生物はいつ、どこからきたのか? (2022)
  • 著者名/発表者名: 西野 麻知子編著
  • 総ページ数: 360
  • 出版者: サンライズ出版
  • ISBN: 4883257797