| 研究課題/領域番号 |
22K20380
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0204:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
上田 裕尋 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任助教 (20963953)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 重心移動 / 呼吸 / 鳥類 / 生物進化 / 有羊膜類 / 肋骨運動 / 呼吸運動 / 重心 / 二足歩行性 / 恐竜類 / 呼吸システム / 進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物が呼吸すると、それに伴い胸郭が運動し、重心がわずかに移動する。多くの陸上脊椎動物では重心は前後に移動すると予測されるが、鳥類では特殊な胸郭形態により、上下に移動すると予測されている。呼吸に伴い上下に重心が移動するようになると、二足歩行性動物にとっては姿勢の安定化につながる。本研究では現生動物を用いた実験を行い、この呼吸に伴う重心移動を測定する。さらに、化石恐竜類の胸郭の運動を復元することで、呼吸システムに伴う重心移動を推定し、重心移動の変化が二足歩行性の獲得に伴って生じているという仮説の検証を行う。
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| 研究成果の概要 |
四肢動物は呼吸に伴って内臓の位置が変化して重心移動が生じる。鳥類ではその特殊な肋骨―胸肋関節のおかげで重心移動が背腹に限定され二足歩行性や飛行能力に貢献している可能性が指摘されてきたが、実験的検証はなされていない。本研究では鳥類と有鱗類の生体を用いて重心移動を計測した。また、CTスキャンを用いて鳥類、哺乳類、爬虫類の肺の膨縮に伴う肋骨運動の定量評価を行った。この結果、鳥類だけでなく有鱗類でも重心移動が非常に小さく限定されていることが明らかになった。これは肋骨運動の定量解析を鑑みるに、有鱗類の呼吸では前方肋骨のみが呼吸運動に利用され、重心移動が非常に小さなものとなっているためであると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究はDuncker (1979)が予想した有羊膜類の重心移動の仮説をもとに、呼吸運動と重心位置の関係性の進化史の解明を目指したものである。
本研究の結果はDuncker(1979)の仮設の前提条件、すなわち四足性動物の重心が呼吸運動に伴って前後に移動するという推定がそもそも誤りである可能性を示唆するものであった。一方で重心の移動を制限していると推定されるメカニズムはそれぞれおことなっており、呼吸を駆動する肋骨運動は複雑な進化を経ている可能性が明らかになった。これらの結果は生物進化における物理学的な制約という側面を明らかにするうえで、重要な手掛かりとなると期待さ入れる。
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