採食適応に着目した霊長類と非霊長類哺乳類のゲノム・メタゲノム収斂進化の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K16241
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 早川 卓志 北海道大学, 地球環境科学研究院, 助教 (00758493)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 霊長類 / 有袋類 / ゲノム / メタゲノム / 収斂進化 / 全ゲノム解析 / 樹液食 / シロアリ食

研究実績の概要

多様な食性（果実食、葉食、樹液食、昆虫食、肉食、その他）をそれぞれの種の特徴として持つ動物として多様化した哺乳類を対象に、特に霊長類の特殊性に注目して、その採食適応のゲノム・メタゲノム基盤と、種を越えた収斂進化について注目する研究を実施した。今年度はその研究計画の最終年度であり、試料収集・実験の着地点の模索、論文の執筆、次年度の研究への展開について吟味した。本研究で特に注目したことのひとつは樹液食である。樹液食は、哺乳類としては珍しい食性であるが、マーモセット類やスローロリス類などの霊長類や、フクロモモンガやオポッサムなどの有袋類が樹液を摂食する。これらに共通するのは小型の樹上性哺乳類であり、樹上で用意に入手できる繊維質として分類群を越えて収斂進化した食性であると言える。繊維の分解には腸内細菌が貢献する。コモマーモセット、スローロリス、オポッサムの複数種について、採食内容が既知の個体から糞便を採取し、メタゲノム解析を実施した。その結果、樹液の繊維分解に貢献していると思われる腸内細菌種をDNAで同定することができた。この内容については現在、論文の投稿を準備中である。また、シロアリ食をするオーストラリアのナンバット（フクロアリクイ）やハリモグラの全ゲノム解析をおこない、味覚に関連する遺伝子がシロアリ食に適応していることがわかった。シロアリは社会性昆虫のため、アリ塚から大量にタンパク源として採食することができ、多くの霊長類も利用している。霊長類の全ゲノムデータは2010年代から急速に増えているが、霊長類全種の全ゲノム解析に迫る国際研究プロジェクト（The Primate Genome Project）と連携体制と構築し、本研究計画のテーマである「ゲノム・メタゲノム収斂」を発展させる基盤が整った。

研究成果

• [国際共同研究] University of Sydney/University of Adelaide/Australian National University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: University of Sydney/University of Adelaide/Australian National University
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: University of Copenhagen
• [国際共同研究] 中国科学院昆明動物学研究所(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国科学院昆明動物学研究所
• [国際共同研究] Federal University of Pernambuco(ブラジル)
  • 国名: ブラジル
  • 外国機関名: Federal University of Pernambuco
• [国際共同研究] Bogor Agricultural University(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: Bogor Agricultural University
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Initiation of the Primate Genome Project (2022)
  • 著者名/発表者名: Wu DD, Qi XG, Yu L, Li M, Liu ZJ, Yoder AD, Roos C, Hayakawa T, Rogers J, Marques-Bonet T, Su B, Yao YG, Zhang YP, Zhang G
  • 雑誌名: Zoological Research 巻: 43 ページ: 147～149
  • DOI: 10.24272/j.issn.2095-8137.2022.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genome assembly of the numbat (Myrmecobius fasciatus), the only termitivorous marsupial (2022)
  • 著者名/発表者名: Peel Emma、Silver Luke、Brandies Parice、Hayakawa Takashi、Belov Katherine、Hogg Carolyn J.
  • 雑誌名: Gigabyte 巻: 2022 ページ: 1～17
  • DOI: 10.46471/gigabyte.47
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lowered sensitivity of bitter taste receptors to β-glucosides in bamboo lemurs: an instance of parallel and adaptive functional decline in TAS2R16? (2021)
  • 著者名/発表者名: Itoigawa Akihiro、Fierro Fabrizio、Chaney Morgan E.、Lauterbur M. Elise、Hayakawa Takashi、Tosi Anthony J.、Niv Masha Y.、Imai Hiroo
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: 288 ページ: -
  • DOI: 10.1098/rspb.2021.0346
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lactobacillus nasalidis sp. nov., isolated from the forestomach of a captive proboscis monkey (Nasalis larvatus) (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki-Hashido Nami、Tsuchida Sayaka、Hayakawa Takashi、Sakamoto Mitsuo、Azumano Akinori、Seino Satoru、Matsuda Ikki、Ohkuma Moriya、Ushida Kazunari
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 71 ページ: -
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.004787
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stomach and colonic microbiome of wild Japanese macaques (2021)
  • 著者名/発表者名: Lee Wanyi、Hayakawa Takashi、Kurihara Yosuke、Hanzawa Maho、Sawada Akiko、Kaneko Akihisa、Morimitsu Yoshiki、Natsume Takayoshi、Aisu Seitaro、Ito Tsuyoshi、Honda Takeaki、Hanya Goro
  • 雑誌名: American Journal of Primatology 巻: 83 ページ: -
  • DOI: 10.1002/ajp.23242
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phylogeographic history of Japanese macaques (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito Tsuyoshi、Hayakawa Takashi、Suzuki-Hashido Nami、Hamada Yuzuru、Kurihara Yosuke、Hanya Goro、Kaneko Akihisa、Natsume Takayoshi、Aisu Seitaro、Honda Takeaki、Yachimori Syuji、Anezaki Tomoko、Omi Toshinori、Hayama Shin‐ichi、Tanaka Mikiko、Wakamori Hikaru、Imai Hiroo、Kawamoto Yoshi
  • 雑誌名: Journal of Biogeography 巻: 48 ページ: 1420～1431
  • DOI: 10.1111/jbi.14087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early origin of sweet perception in the songbird radiation (2021)
  • 著者名/発表者名: Toda Yasuka、Ko Meng-Ching、Liang Qiaoyi、Miller Eliot T.、Rico-Guevara Alejandro、Nakagita Tomoya、Sakakibara Ayano、Uemura Kana、Sackton Timothy、Hayakawa Takashi、Sin Simon Yung Wa、Ishimaru Yoshiro、Misaka Takumi、Oteiza Pablo、Crall James、Edwards Scott V.、Buttemer William、Matsumura Shuichi、Baldwin Maude W.
  • 雑誌名: Science 巻: 373 ページ: 226～231
  • DOI: 10.1126/science.abf6505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution of the primate glutamate taste sensor from a nucleotide sensor (2021)
  • 著者名/発表者名: Toda Yasuka、Hayakawa Takashi、Itoigawa Akihiro、Kurihara Yosuke、Nakagita Tomoya、Hayashi Masahiro、Ashino Ryuichi、Melin Amanda D.、Ishimaru Yoshiro、Kawamura Shoji、Imai Hiroo、Misaka Takumi
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 31 ページ: 4641～4649.e5
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.08.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparing the gut microbiome along the gastrointestinal tract of three sympatric species of wild rodents (2021)
  • 著者名/発表者名: Anders Jason L.、Moustafa Mohamed Abdallah Mohamed、Mohamed Wessam Mohamed Ahmed、Hayakawa Takashi、Nakao Ryo、Koizumi Itsuro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-99379-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 飼育下の樹液食霊長類における樹液給餌と腸内細菌叢の関係について (2022)
  • 著者名/発表者名: 早川卓志
  • 学会等名: 第3回京都大学霊長類研究所技術部セミナー「野生から学ぶ、飼育霊長類の食事」
  • 招待講演
• [学会発表] 動物園由来試料を用いた霊長類のゲノム・トランスクリプトーム解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 早川卓志
  • 学会等名: 第50回ホミニゼーション研究会「人類進化と遺伝子」
• [学会発表] Comparative analysis of gut microbiome in wild- and captive-born gum-eating slow lorises (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kanetsuna, Natsumi Iijima, Takashi Hayakawa.
  • 学会等名: The 17th International Symposium on Primatology and Wildlife Science
  • 国際学会
• [学会発表] 毒物センサーである苦味受容体の機能と進化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 早川卓志
  • 学会等名: 第48回日本毒性学会学術年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 北海道大学 大学院地球環境科学研究院 環境生物科学部門 生態遺伝学分野 早川研究室
  • URL: https://noah.ees.hokudai.ac.jp/hayakawa/index.html