人工生態系を用いた藻類と原生動物間の細胞内共生の初期過程の解析

• 研究課題/領域番号: 25440240
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 中島 敏幸 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (70314945)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 細胞内共生 / マイクロコズム / 実験進化 / 進化 / テトラヒメナ / クロレラ / ミクラクティニウム

研究成果の概要

ある種の単細胞生物が他の種の細胞内に入り代謝し、宿主細胞の増殖に合わせて増殖し、共に生きていくことは“細胞内共生”と呼ばれ、その進化は進化的イノベーションとして広く認知されている。私たちは、藻類（Micractinium sp.）・細菌（Escherichia col）・原生動物（Tetrahymena thermophila）から構成される人工生態系を作成し、共生の進化過程を直接観察し、その過程を解析するという前例のない実験を開始した。培養は既に１０年経過した。本研究では、この系において “藻類と原生動物間の細胞内共生”と“藻類と細菌の間の細胞外共生”が進化していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Biologically inspired information theory: Adaptation through construction of external reality models by living systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Nakajima
  • 雑誌名: Progress in Biophysics and Molecular biology 巻: 119 号: 3 ページ: 634-648
  • DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2015.07.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiation of a free-living alga into forms with ecto- and endosymbiotic associations with heterotrophic organisms in a 5-year microcosm culture (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Nakajima, Yoshiyuki Fujikawa, Toshiyuki Matsubara, Mimi Karita, Akiko Sano
  • 雑誌名: BioSystems 巻: 131 ページ: 9-21
  • DOI: 10.1016/j.biosystems.2015.03.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of acidic conditions on the physiology of a green alga (Micractinium sp.) before and after a 5-year interaction with Tetrahymena thermophila in an experimental microcosm (2014)
  • 著者名/発表者名: Arno Germond, Masahiro Inouhe & Toshiyuki Nakajima
  • 雑誌名: European Journal of Phycology 巻: 49 号: 4 ページ: 526-537
  • DOI: 10.1080/09670262.2014.978393
  • 査読あり
• [学会発表] 生態系は進化装置：人工生態系の長期培養による解析と展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島敏幸
  • 学会等名: 進化群集生態学シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学(京都市左京区)
  • 年月日: 2015-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 現象学的視点からみる生命システム：情報・モデル・進化をめぐって (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島敏幸
  • 学会等名: 生物学基礎論研究会
  • 発表場所: 東京農業大学オホーツクキャンパス（北海道網走市））
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 人工生態系における藻類の分化と共生進化の生態学的機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島敏幸、藤川佳之、松原俊行
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 中央大学(東京都文京区)
  • 年月日: 2015-08-20
• [学会発表] モデル生態系を用いた藻類と繊毛虫の細胞内共生の進化における選択過程の解析：ホストに利益を与える共生藻の選択機構をさぐる (2014)
  • 著者名/発表者名: 中島 敏幸・松原 俊之・大西 陽一郎
  • 学会等名: 日本原生生物学会
  • 発表場所: 宮城教育大学（宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉）
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-02
• [学会発表] モデル生態系における進化過程：藻類と原生動物の細胞内共生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西陽一郎・中島敏幸
  • 学会等名: 生物学基礎論研究会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市文京町）
  • 年月日: 2014-08-29 – 2014-08-30
• [学会発表] 実験モデル生態系で見る細胞内共生進化の初期過程: 繊毛虫による藻類取込率の変化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西陽一郎・佐野明子・中島敏幸
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 高槻現代劇場（大阪府高槻市野見町）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] 長期培養モデル生態系における藻類と細菌の共生関係の進化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松浦正幸・藤井陽介・中島敏幸
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 高槻現代劇場（大阪府高槻市野見町）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] ３種からなるモデル生態系を用いた藻類と繊毛虫の細胞内共生進化の初期過程の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中島敏幸
  • 学会等名: 日本原生動物学会 ４６回
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 長期培養モデル生態系における繊毛虫－藻類間の細胞内共生の初期進化における繊毛虫による藻類の取り込み率の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西陽一郎、佐野明子、中島敏幸
  • 学会等名: 日本原生動物学会 ４６回
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 長期培養モデル生態系における藻類と細菌の種間関係の進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松浦正幸、藤井陽介、中島敏幸
  • 学会等名: 日本原生動物学会 ４６回
  • 発表場所: 広島大学
• [図書] Symbiotic Associations in Ciliates: Ecological and Evolutionary Perspectives (2016)
  • 著者名/発表者名: Arno Germond and Toshiyuki iNakajima
  • 総ページ数: 21
  • 出版者: Springer
• [備考] 実験生態系における藻類と原生動物間の細胞内共生の進化
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/infinity/detail_8901.html