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2023 年度 実施状況報告書

昆虫類の基部分岐での受精様式の多様性―昆虫類の初期進化のさらなる洞察のために-

研究課題

研究課題/領域番号 19K06821
研究機関筑波大学

研究代表者

町田 龍一郎  筑波大学, 生命環境系, 客員研究員 (50199725)

研究分担者 増本 三香  北里大学, 一般教育部, 講師 (60458742)
福井 眞生子  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (90635872)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
キーワード昆虫類 / 無翅昆虫類 / 受精 / 卵門 / 卵殻 / 陸上進出 / 比較発生学比較生殖学 / 比較生殖学
研究実績の概要

起源を水域にもつ昆虫類は、乾燥した陸域環境への適応を果たしながら新たなニッチを獲得し、動物の75%を占めるまでに繁栄した。本研究は、昆虫類6主要系統群、すなわちカマアシムシ目、トビムシ目、コムシ目、イシノミ目、シミ目の原始的な無翅昆虫類5目と多様性を誇る有翅昆虫類の受精様式を組織学的に検討することで、昆虫類の陸域環境への適応、初期進化を再構築しようとするものである。しかしながら、このような検討において最重要である、受精のタイミングを捉えた十分な数の試料を揃えられずにいる。このため、本年度、検討の方向を、受精の前提である配偶および次世代産生につながる発生様式などでの陸域環境への適応へとシフトさせた。
まず、昆虫類の98%を占める有翅昆虫類 新翅類の基部分岐であるハサミムシ目の全科の比較発生学、比較生殖学的検討を精力的に進め国際誌での発表に至り、陸域環境への適応という観点からは、たとえば、卵の保護、幼虫の保育という行動様式が本目で並行的に数回獲得されたことを示すことができた。
原始的な無翅昆虫類の移精はオスが精包(精子が詰まった袋)をメスに間接的にわたすことで行われ、彼らは湿潤な土壌環境を離れることができない。イシノミ目とシミ目などの無翅昆虫類は乾燥環境への適応は見られるものの、いまだに間接的な移精を行っている。では、「陸上進出に欠くことができない、交尾器を合わせる直接移精はどのように獲得されたのであろうか」、これは昆虫類の陸上進出を議論する上で極めて重要なテーマであるが、本研究は、イシノミ目の一群が交尾器を合わせる直接移精を獲得していたことを明らかにした。すなわち、昆虫類の陸上進出の成功に大いに貢献したであろう直接移精の初原型が、無翅昆虫類で初めて確認されたことになる。現在、これに関連した論文を2編執筆中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題の所期の目的は、厳密な組織学的検討により、昆虫類6主要系統群、すなわちカマアシムシ目、トビムシ目、コムシ目、イシノミ目、シミ目の原始的な無翅昆虫類5目と多様性を誇る有翅昆虫類の受精様式を明らかにし、昆虫類の陸域環境への適応、初期進化を再構築しようとするものである。しかしながら、受精のタイミングを捉えた十分な数の試料を揃えられず、研究の進捗が難しかった。そこで、本年度、昆虫類の陸域環境への適応というテーマを、受精の前提である配偶および次世代産生につながる発生様式などの変更という観点から議論することにした。
その結果、有翅昆虫類の新翅類の基部分岐であるハサミムシ目において、陸域環境への適応につながる卵の保護、幼虫の保育という行動様式が本目で並行的に数回獲得され、また、進化にともなう発生様式の変更が起こったことを明らかにすることができた。また、陸上進出に欠くことができない有翅昆虫類が行うような交尾による直接移精の初原型を、無翅昆虫類で初めて見出すという思い掛けない成果も上げることができた。
以上のように、研究の方向性をシフトさせたものの、昆虫類の陸上進出に関する議論を深化できる議論を展開できたので、「概ね順調に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

本研究課題の最終年度は本年度までであったが、本年度に新たに得られた、無翅昆虫類で初めてとなる直接移精の記載、論考が未完成であった。このため、期間延長を申請した。
最終年度となる2024年で、本年度で未完成であった記載、論考を完了させ、論文を作成、成果の公表を目指す。すなわち、イシノミ目イシノミ科ヤマトイシノミモドキ亜科のコジマイシノミで見出された直接移精の記載を行い、これにより昆虫類の陸上進出における間接移精から直接移精への進化を議論する。現在、和文原稿が完成しているので、それを英文化する。同時に、図版、サプリメントの最終調整を行うが、より良いプレゼンテーションを目指し、より解像度の高い画像を得ることに努める。原稿が完成し次第、ドイツの節足動物系統進化学の学術誌Arthropod Systematics and Phylogenyに投稿する。
研究の過程で、上記の研究材料であったコジマイシノミが分類学的に再検討すべき種であることが明らかになった。すなわち、本種には二つのシノニムがあった。また、いずれのシノニムもヤマトイシノミ亜科PetrobiinaeのHalomachilis属であるが、この属への帰属は誤りでヤマトイシノミモドキ亜科PetrobiellinaeのPetrobiellus属とすべきものであった。しかも、この亜科の誤りは重大で、まったく異なる系統学的議論に発展するほどのものであった。したがって、上記の論文の作成と並行して、コジマイシノミの分類学的再整理が必要となったのである。現在、和文原稿は完成しているので、高解像度の画像を撮りながら図版を完成、英文化を行う。完成した原稿は、ニュージーランドの動物分類学専門の学術誌Zootaxaに投稿する。

次年度使用額が生じた理由

本年度が最終年度であったがすべての成果の公表には至らず期間延長を申請した。その成果公表のための論文作成経費として、研究代表者 町田龍一郎の本年度残額を次年度使用することにした。また、研究分担者 増本三香北里大学講師は、次年度にまとめての物品購入を予定している。また、研究遂行においては、研究代表者の研究室に訪れて電子顕微鏡を使用する予定であったが、検討試料の準備が十分には行えなかったことから予定を実行に移せなかった。このため、旅費を次年度に回す必要も出ている。これらのことから、本年度までの助成金残額により最終年度の計画をたてることとした。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Cologne/University of Bonn(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Cologne/University of Bonn
  • [国際共同研究] Wageningen University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Wageningen University
  • [雑誌論文] Development and reproductive biology of Dermaptera: a comparative study of thirteen species from eight families2024

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Shota、Machida Ryuichiro
    • 雑誌名

      Arthropod Systematics & Phylogeny

      巻: 82 ページ: 35~75

    • DOI

      10.3897/asp.82.e96452

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oothecae and eggs of Anaplecta japonica Asahina, 1977 (Insecta: Blattodea, Anaplectidae)2024

    • 著者名/発表者名
      Fujita, M., M. Fukui and R. Machida
    • 雑誌名

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      巻: 55 ページ: ー

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] コジマイシノミとは何か?:内田一博士により記載された海岸性イシノミ Halomachilis 属の分類学的再検討に向けて(昆虫綱・イシノミ目・イシノミ科)2024

    • 著者名/発表者名
      武藤将道・町田龍一郎
    • 学会等名
      第 84 回日本昆虫学会大会・第 68 回日本応用動物昆虫学会大会合同大会(東北大学)
  • [学会発表] ツヤヒラタハバチの発生学的研究―幼虫尾毛の発生過程―2023

    • 著者名/発表者名
      山本鷹之・福井眞生子・町田龍一郎
    • 学会等名
      第59回日本節足動物発生学会(福島大学)
  • [学会発表] ハサミムシ目の比較発生学(昆虫綱)2023

    • 著者名/発表者名
      清水将太・町田龍一郎
    • 学会等名
      第59回日本節足動物発生学会(福島大学)
  • [学会発表] クロモンチビゴキブリAnaplecta japonica Asahina, 1977の発生学的研究(昆虫綱・ゴキブリ目・チビゴキブリ科)-卵構造・胚運動・初期発生-2023

    • 著者名/発表者名
      藤田麻里・町田龍一郎
    • 学会等名
      第59回日本節足動物発生学会(福島大学)
  • [学会発表] 極東固有亜科:ヤマトイシノミモドキ類の配偶行動(昆虫綱・イシノミ目・イシノミ科)2023

    • 著者名/発表者名
      武藤将道・塘忠顕・町田龍一郎
    • 学会等名
      第59回日本節足動物発生学会(福島大学)
  • [学会発表] ハサミムシ目における発生学的新知見2023

    • 著者名/発表者名
      清水将太・町田龍一郎
    • 学会等名
      第42回菅平動物学セミナー
  • [備考] 昆虫比較発生学教室 町田研究室へようこそ!

    • URL

      http://www.sugadaira.tsukuba.ac.jp/machida/mushi.html

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公開日: 2024-12-25  

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