哺乳類横隔膜の進化的起源解明の突破口：遺伝子、細胞、ペルム紀～三畳紀化石の統合

• 研究課題/領域番号: 25610152
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 層位・古生物学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 平沢 達矢 独立行政法人理化学研究所, 倉谷形態進化研究室, 研究員 (60585793)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 進化 / 発生 / 化石 / 横隔膜 / 哺乳類 / 前肢筋 / 肩帯 / 羊膜類

研究成果の概要

横隔膜は、哺乳類系統で独自に獲得された進化的新規形態であるが、その起源や初期進化については未解明のままであった。本研究では、基盤的単弓類をはじめとした化石骨格の調査とHox遺伝子発現パターンの観察を通じて、横隔膜は祖先動物の肩の筋から進化したという新しいシナリオの証拠を得た。また、胚発生における外側体壁の変形を解析し、羊膜類では心臓の位置が胸郭内部に移動する際に頚部レベルの外側体壁も同調して胸郭内部に引き込まれるが、哺乳類の横隔膜はこれを基盤として胸腔と腹腔を分ける構造として成立したと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Eolution of the vertebrate skeleton - morphology, embryology and development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, T., and Kuratani, S.
  • 雑誌名: Zool. Lett. 巻: 1:2 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1186/s40851-014-0007-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution and development of ventricular septation in the amniote heart (2014)
  • 著者名/発表者名: Poelmann RE, Gittenberger-de Groot AC, Vicente-Steijn R, Wisse LJ, Bartelings MM, Everts S, Hoppenbrouwers T, Kruithof BP, Jensen B, de Bruin PW, Hirasawa T, Kuratani S, Vonk F, van de Put JM, de Bakker MA, and Richardson MK
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 号: 9 ページ: e106569-e106569
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0106569
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Origin of the unique morphology of the shoulder girdle in turtles. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagashima, H., Hirasawa, T., Sugahara, F., Takechi, M., Usuda, R., Sato, N., Kuratani, S.
  • 雑誌名: J. Anat. 巻: 223(6) 号: 6 ページ: 547-556
  • DOI: 10.1111/joa.12116
  • 査読あり
• [雑誌論文] The endoskeletal origin of the turtle carapace (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, T., Nagashima, H., Kuratani, S.
  • 雑誌名: Nature Commnications 巻: 4:2107 号: 1 ページ: 2107-2107
  • DOI: 10.1038/ncomms3107
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new scenario of the evolutionary derivation of the mammalian diaphragm from shoulder muscles (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, T., Kuratani, S.
  • 雑誌名: Journal of Anatomy 巻: 222 号: 5 ページ: 504-517
  • DOI: 10.1111/joa.12037
  • 査読あり
• [学会発表] Timing of skeletal muscle development during primary body wall transformation in amniote embryos (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa T, Fujimoto S, Kuratani S
  • 学会等名: CDB Symposium 2015
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2015-03-25
• [学会発表] Development of the vertebral column in amphibians reveals mechanisms for evolutionary transition from water to land (2014)
  • 著者名/発表者名: Bohmer C, Hirasawa T, Kuratani S Frobisch N
  • 学会等名: 74th Annual Meeting, Society of Vertebrate Paleontology
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Evolutionary origin of the diaphragm: a novelty acquired by homeotic duplication of shoulder muscles (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa T
  • 学会等名: Symposium at the 16th Annual Meeting of the Society of Evolutionary Studies, Japan: Evolutionary Developmental Changes Behind Novel Adaptations
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] Positions of hearts and their surrounding muscles: problems of evolutionary origins of the neck and the diaphragm (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa T
  • 学会等名: 1st International Meeting of Evolutionary Developmental Biology of Heart and Head Muscles
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] 横隔膜の進化的起源研究における新展開
  • 著者名/発表者名: 平沢達矢、倉谷滋
  • 学会等名: 日本古生物学会第163回例会
  • 発表場所: 兵庫県立人と自然の博物館、兵庫県三田市
• [学会発表] 横隔膜の進化的起源
  • 著者名/発表者名: 平沢達矢、倉谷滋
  • 学会等名: 日本進化学会第15回大会
  • 発表場所: 筑波大学、茨城県つくば市
• [学会発表] Developmental plan of the amniote shoulder girdle and its evolutionary diversity
  • 著者名/発表者名: Nagashima, H., Hirasawa, T., Sugahara, F., Takechi, M., Sato, N., Kuratani, S.
  • 学会等名: 10th International Congress of Vertebrate Morphology
  • 発表場所: Fira Palace Hotel, Narcelona, Spain
• [学会発表] The evolutionary derivation of the diaphragm from a shoulder muscle: a new hypothesis
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, T., Kuratani, S.
  • 学会等名: 10th International Congress of Vertebrate Morphology
  • 発表場所: Fira Palace Hotel, Narcelona, Spain
• [図書] 細胞工学（カメの甲の初期進化：約2億5000万年前に何が起きたのか） (2014)
  • 著者名/発表者名: 平沢達矢、Juan Pascual-Anaya、倉谷滋
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社