| 研究課題/領域番号 |
18K03828
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| 研究機関 | 福岡大学 |
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研究代表者 |
田上 響 福岡大学, 理学部, 助教 (30578787)
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| 研究分担者 |
松本 涼子 神奈川県立生命の星・地球博物館, 企画情報部, 学芸員 (00710138)
大橋 智之 北九州市立自然史・歴史博物館, 自然史課, 学芸員 (20584519)
藤原 慎一 名古屋大学, 博物館, 講師 (30571236)
河部 壮一郎 福井県立大学, 恐竜学研究所, 准教授 (50728152)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 嘴 / 骨 / 角質 |
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| 研究実績の概要 |
骨と角質からなり、さまざまな形態と機能を持つ脊椎動物のクチバシを、化石分類群でより確からしく復元することを目指し、現生および化石鳥類ならびに現生カメ類標本を用いて、クチバシの角質部の分布調査を行った。令和3年度は、(1)リンモリブデン酸にて染色した現生鳥類標本の染色様式ならびに応力解析の調査、(2) 人為的な処理を行わずに作製した骨格標本を対象とした、紫外線蛍光撮影による可視光では確認できない骨質部－角質部間の結合組織の分布調査、(3)蛍光X線分析による標本表面に分布する元素の調査の3手法を用いた。
まずクチバシの骨質部と角質部の間にある結合組織の分布調査のため、解剖した現生鳥類16標本の頭部右側をリンモリブデン酸液で染色し、CT撮像し、立体構築を行った。まず染色の傾向として、I型コラーゲンならびに標本の縁が染まりやすかった。次いで前端に負荷がかかった前提で応力解析を行い、上顎では背側および外側に位置する頬骨にて、下顎では軸部にて高い応力分布が見られた。これらの領域はケラチンが薄いことが予想される。
紫外線蛍光撮影では、人為的な処理を行わずに作製した鳥類およびカメ類骨格標本を撮影した。境界の曖昧な標本もあったものの、角質部に覆われる骨質部の領域は概ね一つの色を呈し、その後端付近において、色の異なる領域との境界が見られる標本もあった。さらにクチバシを持たない哺乳類の骨格標本も同様に作製および撮影し、上記の境界が見られないことも確認した。
さらに、標本を構成する元素を調査する目的で、漸新統杵島層群産骨質歯鳥化石の下顎標本を対象に蛍光X線分析を実施した。標本表面に蓄積したと考えられる鉄の他に、試験的に分析した現生鳥類標本の結果と比較すると、より少ないながら内部に高いリンとカルシウムの割合が見られた。骨以外の組織の指標となりえる他の元素の割合に関しては、今後精査する必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
クチバシの骨質部と角質部の間にある結合組織の分布調査のため、現生鳥類16標本を解剖した上で、頭部右側をリンモリブデン酸液で染色し、マイクロCTスキャナーにて撮像し、立体構築を行った。まず染色の傾向として、骨や皮膚を構成するI型コラーゲンならびに標本の縁が染まりやすかった。次いで吻端(前端)に1Nの負荷がかかった前提で応力解析を行い、上顎では背側および外側に位置する頬骨にて、下顎では軸部にて高い応力分布が見られた。これらの領域はケラチンが薄いことが予想され、今後骨密度と角質部の厚さの分布の関連を調査する必要がある。
紫外線蛍光撮影による可視光では確認できない骨質部－角質部間の結合組織の分布調査に際し、令和2年度以前はタンパク質分解酵素を用いて作製した骨格標本を対象に行ってきたが、令和3年度は人為的な処理を行わずに水浸によって作製した骨格標本を対象とした撮影を継続した。軟組織の分解が進み過ぎたためか、境界の曖昧な標本もあったものの、クチバシの角質部に覆われる骨質部の領域は概ね一つの色を呈し、その後端付近において、色の異なる領域との境界が見られる鳥類およびカメ類標本もあった。さらにクチバシを持たない哺乳類の骨格標本も同様に作製・撮影し、鳥類およびカメ類標本のような境界が見られないことも確認した。
さらに、標本を構成する元素を調査する目的で、漸新統杵島層群産骨質歯鳥化石の下顎標本を対象に蛍光X線分析を実施した。標本表面は化石化の過程で蓄積したと考えられる鉄が多く分布した。対して令和2年度に試験的に実施した現生鳥類標本の解析結果と比較して、より少ないながらも内部に高いリンとカルシウムの割合が見られた。骨以外の組織の分布の指標となりえる他の元素の割合に関しては、今後精査する必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度に引き続き、令和4年度もリンモリブデン酸で染色した現生脊椎動物標本の解析を継続する。令和3年度の調査では染色方法に課題が残ったため、観察に適した染色時間・方法を把握することを優先し、可能な限り観察できる標本を増やすことを目指す。その上で肉眼観察ならびにCTスキャンにより、結合組織の分布および応力解析を行い、角質部の分布との関連を調査する。
紫外線蛍光撮影による角質部の分布調査は、これまで一定のデータの蓄積が見られるため、今後現生標本を活用し、(1) 骨の外側にクチバシ、鱗、筋肉など異なる組織がある場合の色の差異、(2) ケラチン質の厚みと色の関係、(3) 蛍光を発するのが骨の表面のみか、あるいは内部もふくまれるのかを調査する予定である。クチバシを持っていたと考えられる化石標本に関しても、撮影の許可を頂いたものより紫外線蛍光撮影を進め、現生標本と比較しつつ、角質部の分布を検証する。
蛍光X線解析による元素分布の調査は、化石標本の追加の解析と合わせ、現生標本も同様の手法による解析を実施し、結果を比較した上で、化石化の影響を考慮した角質部の分布調査の可否を検証する。
新型コロナウイルスの感染拡大が収まり次第、現生および古脊椎動物の標本調査のために、国内外の博物館施設を訪問する予定であるが、収束が見込めない場合は、令和3年度と同様に、研究代表者ならびに研究分担者の所属機関にて可能な調査を実施する。その上で、得られた成果を総括し、国内外の学会での発表ならびに論文の出版を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究の経費は主に研究打ち合わせ、博物館施設における標本調査および学会発表のための旅費とさせていただく予定であったが、新型コロナウイルス感染症蔓延のため、令和3年度を通して出張が大幅に制限された。研究活動は主として研究代表者ならびに研究分担者の所属機関にて実施できることに制限され、研究代表者ならびに研究分担者が自ら行うべき研究標本の運搬も、郵送に頼らざるを得なかったため、それぞれの出張にかかる旅費が予定より低く抑えられた。
新型コロナウイルスの感染拡大が収まり次第、現生および古脊椎動物の標本調査のために、国内外の博物館施設を訪問する予定である。また、調査の進捗報告および研究方針の調整のため、研究代表者あるいは研究分担者の所属機関にて、研究総括のための打ち合わせを行う。さらに、本課題で得られた成果を国内外の学会にて発表する予定である。以上の目的で、経費を主に旅費として使用させていただく予定である。なお、令和4年度も本研究のためにご提供いただく標本の輸送費にも、経費を充てさせていただく。
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