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2018 年度 実績報告書

円口類ヌタウナギ、ヤツメウナギ半規管の進化発生学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K18594
研究機関兵庫医科大学

研究代表者

菅原 文昭  兵庫医科大学, 医学部, 講師 (00611005)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード半規管 / ヤツメウナギ / ヌタウナギ / 円口類 / 進化
研究実績の概要

前年度までの解析により、ヌタウナギの半規管は単一なものの、その発生過程ではヤツメウナギの二半規管と相同な遺伝子発現が耳胞の相同な位置において見られ、ヌタウナギは2次的に二半規管が退化して単一半規管になった可能性が示唆された。
本年度はまず、全脊椎動物で唯一、前後に2つある、奇妙なヌタウナギの前庭神経節の発生に注目した。その結果、これら2つの神経節はどちらも、他の顎口類と同様に耳胞の後方から脱上皮化して形成されることが分かった。すなわち、一見奇妙な発生をするヌタウナギの半規管とその神経も、基本的にはヤツメウナギと発生プログラムによって形成されることが分かった。
次に、ヤツメウナギの内耳の有毛細胞の分布とその神経支配を詳細に観察すると、円口類には存在しない水平半規管の膨大部と相同と思われる検出器と神経枝が確認でき、驚くべきことにこれはヌタウナギにも存在した。水平半規管の膨大部の発生に不可欠の遺伝子Foxg1もヤツメウナギにおいて発現していたことと合わせて考えると、円口類には水平半規管そのものはないものの、その検出器と神経の祖型と言えるものは存在しているようだ。
では、水平半規管そのものはどうやって獲得されたのか?Otx1ノックアウトマウスは半規管を欠くことから、この遺伝子の発現獲得が水平半規管に必須だったことが予想されていた。ところが、われわれが4種のOtx遺伝子の発現をヤツメウナギで調べたところ、驚くべきことに4種とも発現が確認された。以上から、水平半規管の獲得にはOtx1に制御される下流遺伝子の働きの変化があったのではないかと推測することができた。
以上を論文にまとめ投稿し、Nature誌に掲載された。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Inner ear development in cyclostomes and evolution of the vertebrate semicircular canals2018

    • 著者名/発表者名
      Higuchi Shinnosuke、Sugahara Fumiaki、Pascual-Anaya Juan、Takagi Wataru、Oisi Yasuhiro、Kuratani Shigeru
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 565 ページ: 347~350

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41586-018-0782-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hagfish and lamprey Hox genes reveal conservation of temporal colinearity in vertebrates2018

    • 著者名/発表者名
      Pascual-Anaya Juan、Sato Iori、Sugahara Fumiaki、Higuchi Shinnosuke、Paps Jordi、Ren Yandong、Takagi Wataru、Ruiz-Villalba Adri?n、Ota Kinya G.、Wang Wen、Kuratani Shigeru
    • 雑誌名

      Nature Ecology & Evolution

      巻: 2 ページ: 859~866

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41559-018-0526-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 小脳の領域化と、小脳特異的なニューロンの発生プログラムの起源と進化2018

    • 著者名/発表者名
      Sugahara Fumiaki, Pascual-Anaya Juan, Kuratani Shigeru, Murakami Yasunori
    • 学会等名
      日本動物学会 第89回札幌大会
  • [学会発表] Hox genes of the last common ancestor of vertebrates were expressed following whole-cluster temporal collinearity2018

    • 著者名/発表者名
      Pascual-Anaya Juan, Sato Iori, Sugahara Fumiaki, Higuchi Shinnosuke, Paps Jordi, Yandong Ren, Takagi Wataru, Ruiz-Villalba Adrián, Ota G. Kinya, Wang Wen, Kuratani Shigeru
    • 学会等名
      Joint Annual Meeting of 61st JSDB and 70th JSCB
  • [学会発表] 円口類の解析からみえてくる小脳の進化的起源2018

    • 著者名/発表者名
      菅原文昭、Juan Pascual-Anaya、倉谷滋、村上安則
    • 学会等名
      第8回 Tokyo Vertebrate Morphology Meeting

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公開日: 2019-12-27  

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