| 研究課題/領域番号 |
22K03795
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分17050:地球生命科学関連
|
|---|
| 研究機関 | 新潟大学 |
|---|
研究代表者 |
椎野 勇太 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60635134)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022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 | 古生物 / 形態 / 適応 / 進化 / バイオメカニクス / 機能形態学 / 流体 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
約5.4億年間にわたる顕生累代を通して，生命は進化や絶滅を繰り返してきた．その原動力には，生死の明暗を分けるような環境変動だけでなく，生物固有の生態が関係していたと想像される．本研究では，オルドビス紀末の大量絶滅で甚大な被害を受けた腕足動物を題材に，エサや酸素といった資源の活用能力と成長戦略に基づいて，当時の多様性がどのように生み出されていたのかを明らかにする．具体的には，3次元形態解析によってエサの濾過器官の発達具合を評価し，流体解析によって濾過摂食水流の形成能力を明らかにする．これらの結果から，絶滅した腕足動物の進化多様性について理解することを目指す．
|
| 研究実績の概要 |
オルドビス紀の生物大放散事変で多様化を遂げた腕足動物の進化多様性を濾過摂食能力の点から理解するために，ゾワビエラ類とプラチストロフィア類を用いてそれぞれ形態解析および流体解析を実施した．ゾワビエラ類を用いた形態解析では，フォトグラメトリーによって復元した3Dモデルを用いて，触手冠の付着していたリッジ状構造の成長様式を検討した．また，プラチストロフィア類を用いた流体解析では，CFDシミュレーションによって，殻まわりに発生する流れ場を復元し，形質の機能性を評価した．
スウェーデンから産出するシルル紀ゾワビエラ類Eoplectodontaを対象とした3D形態解析の結果，殻の外形から得られる殻長と体積は等成長である一方で，殻長・体積に対する殻幅は劣勢長であることがわかった．これは，本種は縦長の概形となるよう成長していることを意味する．また，背殻の内面に残されたリッジ状構造の長さ，推定される触手冠の長さは，殻長・体積に対して優成長となっており，狭空間にて効率的に多くの触手を配列するよう成長していたことがわかった．
これまでの研究によって，プラチストロフィア類の備えたジグザグ縫合線は，殻の内側で発生する受動的な濾過摂食水流を弱化させる機能を持つことがわかっている．そこで本年度は，この弱化メカニズムを探るために，Vinlandostrophiaの3種を用いて，開口部の流体力学的特性を検討した．その結果，正中線上にあるサルカス開口部と側方開口部の大局的な2領域だけでなく，ジグザグをつくる上流側および下流側の頂点間といった微視的な開口部でも異なる流速および圧力分布となることがわかった．ジグザグ縫合線に沿う微視的な流速分布および圧力分布は，種間だけでなく外部流速によっても大きな違いが認められた．先行研究で提示された3種の適応環境の違いは，このような機能性の差異がもたらしていたかもしれない．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
全体の研究計画のうち，ゾワビエラ類の形態解析およびプラチストロフィア類の流体解析を実施することが本年度の予定であり，どちらも計画通りに解析を進めてきた．特にゾワビエラ類の形態解析については，フォトグラメトリーを用いた解析だけでなく，より簡便で多数の標本の体積を計測できる水中重量法を確立できたため，予定以上に進んでいると考えられる．一方，コロナ禍の影響等により，標本採集に関わる野外調査，流体解析モデルを作成するためのX線マイクロCT撮像を2023年度に延期した．このような進捗を鑑みて，おおむね順調に進展していると判断した．
|
| 今後の研究の推進方策 |
二年目は，ゾワビエラ類の流体解析およびプラチストロフィア類の形態解析を実施し，両者の成長戦略と濾過摂食能力を総合的に評価してゆく．初年度の進捗を踏まえ，流体解析については，実験装置の改良および解析モデル作成に必要な時間を十分に確保する．また，初年度に実施できなかった標本採集を9月に実施し，成長様式の十分な考察に必要となる小型サイズの標本確保に努める．
|
