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喉頭形態形成から読み解くコウモリ類の超音波多様性進化史

研究課題

研究課題/領域番号 23K14255
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
研究機関順天堂大学

研究代表者

野尻 太郎  順天堂大学, 大学院医学研究科, 学振特別研究員(PD) (40968921)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード喉頭 / 鳴胞 / キクガシラコウモリ類 / 迷走神経 / エコーロケーション / コウモリ類 / 胎子期発生 / 生物音響学
研究開始時の研究の概要

本研究は超音波の音響特性と喉頭発生の種間変異の関連性を検討し, コウモリ類の超音波の多様性を創出した発生基盤の解明を目指す. 超音波能力の異なるコウモリ類系統間で喉頭を構成する 3 軟骨 (輪状軟骨, 甲状軟骨, 披裂軟骨), 3筋肉 (輪状甲状筋,輪状披裂筋, 甲状披裂筋), 2 神経 (前喉頭神経, 反回神経)の発生を記載・比較し, 系統樹上で超音波の音声型との対応関係を構築する.

研究実績の概要

今年度はキクガシラコウモリ類を対象に、マイクロCT、連続組織切片、神経細胞内の微小管を特異的に標識するアセチル化チューブリン抗体を用いた免疫組織化学染色法を用いて、喉頭の筋骨格神経形態の三次元再構築およびマウス胚との比較分析を行った。結果、キクガシラコウモリ類の内喉頭筋のひとつである輪状甲状筋が背側と腹側とに分化しており、迷走神経の前喉頭神経の新奇分枝が生じていることが判明した。つぎに、キクガシラコウモリ類やカグラコウモリ類の系統の第1-2気管軟骨の両外側に備わっている袋状気管、 "鳴胞"の発生学的解析を行った。軟骨細胞分化マーカーであるSox9抗体を用いた免疫組織化学染色法により、キクガシラコウモリ類胚の喉頭・気管領域の軟骨細胞を標識した結果、鳴胞が輪状軟骨の腹側部から膨出していることが判明した。コウモリ類のなかでキクガシラコウモリ類と同亜目に属するオオコウモリ類の系統ではこうした袋状の器官が見られないことを考えると、鳴胞はキクガシラコウモリ類の系統で超音波発信能力の獲得に付随して輪状軟骨の形態変化により構築された新奇の喉頭軟骨であることが示唆された。また、前述の輪状甲状筋の腹側部が鳴胞に付着していたことから、輪状甲状筋の分化、前喉頭神経の新奇分枝は鳴胞の獲得に付随して生じたことが考えられる。また、キクガシラコウモリ類の生後0日齢、14日齢、20日齢、30日齢、44日齢、成体の各ステージでの舌骨喉頭の軟骨結晶化過程を超音波パルスの発達過程と対照させたところ、超音波パルスが初めて観察された14日齢以降に鳴胞軟骨の結晶化が生じていたことが判明した。したがって、鳴胞軟骨の結晶化は超音波パルスの発達を裏打ちする発生学的イベントであることが明らかとなった。本研究はすでに1報の論文としてまとめ、出版済みである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度は前年度採集したキクガシラコウモリ類の胚サンプルの組織学的・発生学的解析のほかに, 生後個体の超音波パルスの発達過程における生物音響学的解析に着手することができ, 本研究課題の要であった超音波パルスの多様性を創出する舌骨・喉頭の形態変化を明らかにするうえでの基盤固めを計画以上に伸展させることができた.

今後の研究の推進方策

今後は, 発生学ー生物音響学の統合研究をコウモリ類の1系統内での分析からコウモリ類全体へと拡張し, コウモリ類内での舌骨・喉頭の形態形成過程の網羅的比較, 超音波パルスの変異との対応関係の構築を行うことで, コウモリ類の超音波パルスにおける音響学的多様性を創出した発生学的イベントの解明を行う所存である.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 香港城市大学(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベトナム科学技術アカデミー(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] チュラロンコン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] イーストテネシー州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of the hyolaryngeal architecture in horseshoe bats: insights into the evolution of the pulse generation for laryngeal echolocation2024

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Taro、Takechi Masaki、Furutera Toshiko、Brualla Nicolas L. M.、Iseki Sachiko、Fukui Dai、Tu Vuong Tan、Meguro Fumiya、Koyabu Daisuke
    • 雑誌名

      EvoDevo

      巻: 15 号: 1 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1186/s13227-024-00221-7

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative anatomy of the vocal apparatus in bats and implications for the diversity of laryngeal echolocation2024

    • 著者名/発表者名
      Brualla Nicolas L M、Wilson Laura A B、Tu Vuong Tan、Nojiri Taro、Carter Richard T、Ngamprasertwong Thongchai、Wannaprasert Thanakul、Doube Michael、Fukui Dai、Koyabu Daisuke
    • 雑誌名

      Zoological Journal of the Linnean Society

      巻: zlad180 号: 3 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1093/zoolinnean/zlad180

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anatomy and homology of the caudal auricular muscles in greater short-nosed fruit bat (<i>Cynopterus sphinx</i>)2023

    • 著者名/発表者名
      Tzu-Chin Chi, Fumiya Meguro, Masaki Takechi, Toshiko Furutera, Vuong Tan Tu, Hiroki Higashiyama, Joon Hyuk Sohn, Taro Nojri, Junpei Kimura*, Daisuke Koyabu*
    • 雑誌名

      The Journal of Veterinary Medical Science

      巻: 85 号: 5 ページ: 571-577

    • DOI

      10.1292/jvms.23-0088

    • ISSN
      0916-7250, 1347-7439
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 連続組織切片を用いた非モデル動物における三次元進化形態学2024

    • 著者名/発表者名
      野尻太郎 , 武智正樹 , 小薮大輔
    • 学会等名
      日本解剖学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ontogeny of sound-producing apparatus sheds light on the diversification of the laryngeal echolocation in bats.2023

    • 著者名/発表者名
      Taro Nojiri , Nicolas Brualla , Masaki Takechi , Vuong Tan Tu , Dai Fukui , Richard Carter , Daisuke Koyabu
    • 学会等名
      International Bioacoustics Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コウモリ類の新奇伝音器官 “鳴胞”の起源と超音波の多様性進化2023

    • 著者名/発表者名
      野尻 太郎 , 武智 正樹 , 古寺 敏子 , Nicolas , LM Brualla , 福井 大 , Vuong, T Tu , 目黒 史也 , 小薮 大輔
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] What shapes acoustic diversity in laryngeal echolocation of bats?2023

    • 著者名/発表者名
      野尻太郎, 武智正樹, Nicolas Brualla, 福井大, Vuong Tan Tu, 目黒史也, 小薮大輔
    • 学会等名
      日本進化学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Pre- and postnatal morphogenesis of the hyolaryngeal apparatus in bats with evolutionary insights into the laryngeal echolocation.2023

    • 著者名/発表者名
      Nojiri, T , Brualla, N , Takechi, M , Tu, V.T , Fukui, D , Carter, R , Koyabu, D
    • 学会等名
      The 13th International Congress of Vertebrate Morphology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [図書] どうぶつと動物園 "繁殖・飛行・超音波 -形づくりに見るコウモリの進化と多様性"2024

    • 著者名/発表者名
      野尻太郎
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      東京動物園協会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [図書] 生物の科学 遺伝 "コウモリ類の超音波器官の形づくりーエコーロケーションの進化的起源に迫る"2023

    • 著者名/発表者名
      野尻太郎
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社NTS
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [図書] 識別図鑑 日本のコウモリ2023

    • 著者名/発表者名
      コウモリの会、佐野明、福井大
    • 総ページ数
      240
    • 出版者
      文一総合出版
    • ISBN
      9784829972472
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] Homepage

    • URL

      https://taro-nojiri.com/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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