骨化順序ヘテロクロニーの揺らぎと制約

• 研究領域: 進化の制約と方向性 ～微生物から多細胞生物までを貫く表現型進化原理の解明～
• 研究課題/領域番号: 18H04816
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京医科歯科大学 (2019); 武蔵野美術大学 (2018)
• 研究代表者: 小薮 大輔 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科(歯系), 非常勤講師 (60712510)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 進化拘束 / 比較解剖学 / ヘテロクロニー / 形態学

研究実績の概要

哺乳類胎子79種総当りで骨化順序の類似度を定量化すべくスピアマン相関値を算出した．体骨格の骨化順序は哺乳類全体で見ると中程度以上の保守性があることが認められた．特に有袋類，げっ歯類，食虫類で二種間類似度が高く，骨化順序の多様度が低いことが示された．また24個の骨の進化的な連動性を分析するため，系統的独立比較を用い，系統間距離の影響を除去した上での24個の骨の相関関係を相関値によって算出した．24個の骨のなかで指骨，趾骨，胸椎，仙椎の種間変動率が特に高いことが示された．他方，手根骨と鎖骨は種間変動率がゼロであり，哺乳類ではこの2つの骨に限って骨化タイミングの変動が全くないことが示された．げっ歯類における各骨の種内変動率と哺乳類全体における種間変動率の相関値を算出したところ，有意な正の相関が認められた．この結果は，種内において骨化順序の変動が起きやすい骨は種間レベルでも骨化順序の変動が起きやすい骨であることを示し，揺らぎ－応答仮説を支持するものである．ただし，強度の相関ではなく中程度の相関であることは，哺乳類における骨化順序の種間変動は全体としては種内変異のパターンを反映するが，他方でロコモーション類型や生活史の特殊化によってそういった拘束を緩和した結果であるためと考えられた．これを検証するため，次にロコモーション類型や生活史のパターン，体サイズと骨化順序の関係性を分析した．ロコモーション類型と骨化順序とには明確な関係性を見出すことはできなかったが，早成型の種と晩成型である種で，四肢骨の形成タイミングが大きく異なることが明らかになった．19種の早成型と45種の晩成型を比較したところ，上腕骨，大腿骨，尺骨，橈骨，脛骨，腓骨の骨化が早成型で有意に早いことが認められ，種における体骨格の骨化順序決定には，新生子が早成型か晩成型かという生活史が大きな要因になっていることが明らかになった．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ニューサウスウェールズ大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] チュービンゲン大学(ドイツ)
• [国際共同研究] ベトナム科学アカデミー生態資 源研究所(ベトナム)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学ロサンゼル ス校(米国)
• [雑誌論文] 3D model related to the publication: three-dimensional and histological observations on male genital organs of greater horseshoe bat, Rhinolophus ferrumequinum. (2020)
  • 著者名/発表者名: Joon Hyuk Sohn, Junpei Kimura, Daisuke Koyabu
  • 雑誌名: Morphomuseum 巻: in press 号: 5 ページ: e113-e113
  • DOI: 10.18563/journal.m3.113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-invasive age estimation by cranial suture closure in Japanese sika deer (Cervus nippon). (2019)
  • 著者名/発表者名: Oh, J.W., Minami, M.,Ikeda, S.,Takatsuki, S., Oonishi, N, Higuchi, N., Okada, A., Kimura, J., Koyabu, D
  • 雑誌名: Mammal Study 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 147-147
  • DOI: 10.3106/ms2018-0065
  • NAID: 40021947477
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Patterns and Constraints of Craniofacial Variation in Colobine Monkeys: Disentangling the Effects of Phylogeny, Allometry and Diet (2019)
  • 著者名/発表者名: Ledevin Ronan、Koyabu Daisuke
  • 雑誌名: Evolutionary Biology 巻: 46 号: 1 ページ: 14-34
  • DOI: 10.1007/s11692-019-09469-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Postcranial heterochrony, modularity, integration and disparity in the prenatal ossification in bats (Chiroptera) (2019)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Aguirre Camilo、Hand Suzanne J.、Koyabu Daisuke、Son Nguyen Truong、Wilson Laura A. B.
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology 巻: 19 号: 1 ページ: 75-75
  • DOI: 10.1186/s12862-019-1396-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prenatal allometric trajectories and the developmental basis of postcranial phenotypic diversity in bats (Chiroptera) (2019)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Aguirre Camilo、Hand Suzanne J.、Koyabu Daisuke、Son Nguyen Truong、Wilson Laura A. B.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution 巻: 332 号: 1-2 ページ: 36-49
  • DOI: 10.1002/jez.b.22846
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biogeographic variation in skull morphology across the Kra Isthmus in dusky leaf monkeys. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Koyabu, D.
  • 雑誌名: Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research 巻: in press 号: 4 ページ: 599-610
  • DOI: 10.1111/jzs.12229
  • NAID: 120006715529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prenatal cranial bone development of Thomas’s horseshoe bat (Rhinolophus thomasi): with special reference to petrosal morphology. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nojiri, T., Werneburg, I., Son, N.T., Tu, V.T., Sasaki, T., Maekawa, Y., Koyabu, D.
  • 雑誌名: Journal of Morphology 巻: in press 号: 6 ページ: 809-827
  • DOI: 10.1002/jmor.20813
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Evolution of the temporal region in the early amniote skull (2019)
  • 著者名/発表者名: Pascal Abel, Daisuke Koyabu, Ingmar Werneburg.
  • 学会等名: ドイツ古生物学会年次大会
  • 国際学会
• [学会発表] Prenatal Development of Echolocation-Related Traits in Bats and the Origin of Laryngeal Echolocation: Single Origin or Convergence? (2019)
  • 著者名/発表者名: Koyabu D, Nojiri T.
  • 学会等名: 国際脊椎動物形態学会
  • 国際学会
• [学会発表] The Morphogenetic Basis of Mammalian Flight: Allometric Trajectories and Ossification Heterochronies in Prenatal Skeletogenesis of Bats (2019)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Aguirre C, Wilson LAB, Koyabu D, Hand SJ.
  • 学会等名: 国際脊椎動物形態学会
  • 国際学会
• [学会発表] Does Prenatal Development Support a Single Origin of Laryngeal Echolocation in Bats? (2019)
  • 著者名/発表者名: Nojiri T, Koyabu D.
  • 学会等名: 国際脊椎動物形態学会
  • 国際学会
• [学会発表] On the Development of the Nasal Capsule and Turbinate Homology in Laurasiatherians, with Special Reference to Bats (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Nojiri T, Koyabu D.
  • 学会等名: 国際脊椎動物形態学会
  • 国際学会 / 招待講演