生命のかたちの跳躍的転換「多細胞化」の初期過程の進化形態学的研究

• 研究課題/領域番号: 24657045
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 形態・構造
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 野崎 久義 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40250104)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 群体性ボルボックス目 / シアワセモ / 多細胞化 / 進化 / 多細胞生物 / テトラバエナ / ゲノム / 最小多細胞生物 / 微細構造 / 原形質間架橋

研究成果の概要

多細胞化のモデル生物群である群体性ボルボックス目で最も初期に分岐した4細胞性の Tetrabaena socialis（テトラバエナ、新称「シアワセモ」）が多細胞生物としての基本的な形態的特徴を持つことを明らかにした。その結果、シアワセモは最小の多細胞生物であると考えられた。この成果は単細胞生物と多細胞生物の境界を明確に定義し、生物学の教科書の刷新をもたらす可能性がある。最もシンプルな多細胞生物 シアワセモを今後の研究に用いることで、単細胞生物から多細胞生物への進化の過程が分子レベルで解明されると期待された。現在、シアワセモのゲノム解読結果を基に多細胞化の原因となった遺伝子を探索している。

研究成果

• [国際共同研究] Univ of Witwatersrand(南アフリカ)
• [国際共同研究] Leibniz-Institute (IGB)(ドイツ)
• [雑誌論文] Morphology and phylogenetic position of a rare four-celled green alga, Pascherina tetras (Volvocales, Chlorophyceae), based on cultured material. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugasawa, M., Matsuzaki, R., Arakaki, Y. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 54 号: 4 ページ: 342-348
  • DOI: 10.2216/15-27.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revisiting the taxonomic significance of aplanozygote morphologies of two cosmopolitan snow species of the genus Chloromonas (Volvocales, Chlorophyceae). (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki R., Kawai-Toyooka H., Hara Y., and Nozaki H.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 54 号: 5 ページ: 491-502
  • DOI: 10.2216/15-33.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taxonomic Study of <i>Pyrobotrys</i> (Spondylomoraceae, Chlorophyceae) Based on Comparative Morphological and Molecular Analyses of Culture Strains Established Using Novel Methods (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugasawa, M., Matsuzaki, R., Kawafune, K., Takahashi, T., Kawachi, M., Krienitz, L. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 80 号: 4 ページ: 513-524
  • DOI: 10.1508/cytologia.80.513
  • NAID: 130005118539
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A rickettsial endosymbiont inhabiting the cytoplasm of Volvox carteri (Volvocales, Chlorophyceae). (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawafune, K., Hongoh, Y. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 53 号: 1 ページ: 95-99
  • DOI: 10.2216/13-193.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-specific post-translational regulation of the gamete fusogen GCSI in the isogamous volvocine alga Gonium pectorale. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka H, Mori T, Hamaji T, Suzuki M, Olson BJ, Uemura T, Ueda T, Nakano A, Toyoda A, Fujiyama A, Nozaki H
  • 雑誌名: EUkaryotic Cell 巻: (in press) 号: 5 ページ: 648-656
  • DOI: 10.1128/ec.00330-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Ornamentation of <i>Cyanophora paradoxa</i> (Cyanophorales, Glaucophyta) Cells as Revealed by Ultra-High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Sato, M., Toyooka, K. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 79 号: 1 ページ: 119-123
  • DOI: 10.1508/cytologia.79.119
  • NAID: 130004448264
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phylogenomic analysis of “red” genes from two divergent species of the “green” secondary phototrophs, the chlorarachniophytes, suggests multiple horizontal gene transfers from the red lineage before the divergence of extant chlorarachniophytes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang, Y., Matsuzaki, M., Takahashi, F., Qu, L. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 6 ページ: e101158-e101158
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0101158
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Five Cyanophora (Cyanophorales, Glaucophyta) species delineated based on morphological and molecular data. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Sato, M., Toyooka, K., Matsuzaki, R., Kawafune, K., Kawamura, M., Okuda, K. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: J. Phycol. 巻: 50 号: 6 ページ: 1058-1069
  • DOI: 10.1111/jpy.12236
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New "missing link" genus of the colonial volvocine green algae gives insights into the evolution of oogamy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki H., Yamada T. K., Takahashi F., Matsuzaki R., & Nakada T.
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology 巻: 14 号: 1 ページ: 37-37
  • DOI: 10.1186/1471-2148-14-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Simplest Multicellular Organism Unvailed. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoko Arakaki・Hiroko Kawai-Toyooka・Yuki Hamamura・Tetsuya Higashiyama・Akira Noga・Masafumi Hirono・Bradley J. S. C. Olson・Hisayoshi Nozaki.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 号: 12 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081641
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mitochondrial and plastid genomes of the colonial green alga Gonium pectorale give insights into the origins DNA architecture within the Volvocales. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hamaji
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 2 ページ: e57177-e57177
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0057177
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Organelle genome complexity scales positively with organism size in volvocine green algae. (2013)
  • 著者名/発表者名: Smith DR, Hamaj i T, Olson BJ, Durand PM, Ferris P, Michod RE, Featherston J, Nozaki H, Keeling PJ
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 30 号: 4 ページ: 793-797
  • DOI: 10.1093/molbev/mst002
  • 査読あり
• [学会発表] 緑藻綱ボルボックス目における多細胞化の初期段階 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新垣陽子、菅澤瑞穂、松﨑令、豊岡博子、野崎久義
  • 学会等名: 第12回クラミドモナス研究会
  • 発表場所: 中央大学理工学部（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] Unveiling the initial stage of multicellularity within the Volvocales (2015)
  • 著者名/発表者名: Arakaki, Y., Sugasawa, M., Matsuzaki, R., Kawai-Toyooka, H. and Nozaki, H.
  • 学会等名: Third International Volvox Conference
  • 発表場所: Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom
  • 年月日: 2015-08-19
  • 国際学会
• [学会発表] ボルボックス目藻類で探る多細胞化初期過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新垣陽子、菅澤瑞穂、松崎令、豊岡博子、野崎久義
  • 学会等名: 日本植物形態学会第27回総会・大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ：新潟コンベンションセンター（新潟j県・新潟市）
  • 年月日: 2015-08-05
• [学会発表] 群体性緑藻スポンディロモルム科（ボルボックス目）2 属の新規培養株を用いた比較形態観察と分子系統解析による分類学的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菅澤瑞穂、松﨑令、川舩かおる、高橋紀之、野崎久義
  • 学会等名: 日本植物分類学会第14回大会
  • 発表場所: 福島大学、福島市
  • 年月日: 2015-03-06 – 2015-03-08
• [学会発表] Genome data of the evolutionary time machine colonial volvocaleans unveiling origins of genders and multicellularity (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, H., Kawai-Toyooka H., Suzuki, M., Mor, T., Hamaji, T., Toyoda, A., Noguchi, H. and Fujiyama, A.
  • 学会等名: International Symposium on Genome Science 2015 "Expanding Frontiers of Genome Science II"
  • 発表場所: Hitotsubashi Hall, Chiyoda-ku, Tokyo
  • 年月日: 2015-01-20 – 2015-01-21
• [学会発表] 緑藻ボルボックス目 "シアワセモ" で探る多細胞化の初期過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新垣陽子、豊岡博子、野崎久義
  • 学会等名: 第47回日本原生生物学会大会
  • 発表場所: 宮城教育大学、仙台市
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] 群体性藻類Stephanosphaera（緑藻綱，オオヒゲマワリ目）の単細胞性姉妹群の再検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宗像英仁、仲田崇志、野崎久義、冨田勝
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] “200 MY time Travel” for origin of female and male genders by driving the evolutionary time machine “colonial Volvocales” (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, H.
  • 学会等名: DBS Special Seminar, Division of Biological Sciences, University of Montana
  • 発表場所: University of Montana, Missoula, Montana, USA
  • 年月日: 2014-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] 最もシンプルな統合された多細胞体の発掘 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新垣陽子、豊岡博子、浜村有希、東山哲也、苗加彰、廣野雅文、野崎久義
  • 学会等名: 第13回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [学会発表] The simplest multicellular organism Tetrabaena socialis (2013)
  • 著者名/発表者名: Arakaki, Y., Kawai-Toyooka, H., Hamamura, Y., Higashiyama, T., Noga, A., Hirono, M. and Nozaki, H.
  • 学会等名: Second International Volvox Conference
  • 発表場所: University of New Brunswick. Fredericton, New Brunswick, Canada
• [学会発表] The Volvocales genome project (2013)
  • 著者名/発表者名: Olson, B. J. S. C., Hanschen, E. R., Marriage, T. N., Hamaji, T., Durand, P., Nozaki, H., Ferris, P. J., Featherston, J., Suzuki, M., Kawai-Toyooka, H., Fujiyama, A., Toyoda, A., Brown, S., Coleman, M., and Michod, R. E.
  • 学会等名: Second International Volvox Conference
  • 発表場所: University of New Brunswick. Fredericton, New Brunswick, Canada
• [学会発表] 4細胞性初期多細胞体テトラバエナ (緑藻綱、ボルボックス目) の微細構造観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新垣陽子、豊岡博子、野崎久義
  • 学会等名: 日本藻類学会第37回大会
  • 発表場所: 山梨大学甲府西キャンパス
• [学会発表] 群体性ボルボックス目Gonium pectorale のオルガネラゲノム (2013)
  • 著者名/発表者名: 浜地貴志、Smith DR、野口英樹、豊田敦、鈴木雅大、豊岡博子、藤山秋佐夫、西井一郎、Marriage T、Olson、野崎久義
  • 学会等名: 日本藻類学会第37回大会
  • 発表場所: 山梨大学甲府西キャンパス
• [学会発表] 新垣陽子・豊岡博子・浜村有希・東山哲也・野崎久義 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新垣陽、豊岡博子、浜村有希、東山哲也、野崎久義
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
• [備考] 世界最小の多細胞生物の発掘
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/47.html
• [備考] 細胞数の増加とともにオルガネラゲノムは増大する： 群体性ボルボックス目藻類の比較ゲノム
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/tayousei/information.html#info130316