巻貝左右性の生態機能と長期動態

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24255004
• 応募区分: 海外学術
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 浅見 崇比呂 信州大学, 理学部, 教授 (10222598)
• 研究分担者: 生形 貴男 静岡大学, 理学部, 准教授 (00293598) ; 吉村 仁 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957) ; 堀 道雄 京都大学, 理学研究科, 名誉教授 (40112552) ; 松野 健治 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60318227) ; 遠藤 一佳 東京大学, 理学系研究科, 教授 (80251411)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 左右性

研究概要

本研究の目的は、マレイマイマイ属で、発生の鏡像型と実像型（左右二型）が持続的に共存するメカニズム、および巻貝一般に特徴的な鏡像進化（右巻⇔左巻）を抑制・促進する要因を検証することにある。同一集団の右巻と左巻は、たとえ交尾できなくても、遅滞遺伝ゆえにゲノムを共有し、同所的には種分化しない。むしろ、多数派と交尾できない少数派が淘汰され、集団は単一の巻型に固定する。この原理に反する二型現象は、古典的なパラドックスとして知られる。これまでに、東南アジアに広く分布する本属に着目し、豊富に現存する野生集団を発見し、二型が積極的に共存する事実をつきとめた。交尾様式から不可能とされてきた異型交尾（右巻×左巻）を本属が容易に行うことを発見した。その結果、それでは説明できない二型頻度の事例が発展問題として浮上した。本学術調査の主眼は、以上の経緯から導かれる左右性の生態機能を理解することにある。長期動態追跡を、雨季（5～10月）に方形区の二型頻度を調査し、頻度1:1からの有意なずれが長期的な周期振動によるかを検証した。その結果、頻度1:1は通常に観察される状態ではなく、ほぼ恒常的に右巻に有意に偏っている集団や左巻に偏っている集団があることが明らかとなった。頻度1:1の集団に、二型頻度の振動があれば、年により右巻に偏ったり左巻に偏ったりすることは理解できる。しかし、本二型現象の場合には、二型頻度の振動では説明できない状態で右巻あるいは左巻が多数派のまま維持されていることが明らかである。さらに長期動態調査の結果を数理解析することにより、いずれの集団にも頻度の振動がある可能性が示唆された。振動がありながら恒常的にどちらか一方の頻度が50％を有意に超えたまま維持され続ける事例はこれまでに類がない。振動が統計的に有意であるか否かを確証するには調査を継続する必要がある。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

遺伝的に決定されている発生の左右が反転した実像型と鏡像型の二型が共存するだけではなく、その頻度が1:1が恒常的にずれており、かつ一定の周期で振動していることの発見は、長期生態調査なしには検出ができないことである。これまでの研究成果からは予期されなかった一方の型が多数派で維持される周期的振動を示唆する結果は特筆すべき成果である。

今後の研究の推進方策

左右二型が互いを選択して交尾する同類交配は左右二型の維持を説明できるが、1:1から恒常的にずれた二型の共存も頻度の振動も説明できない。これまでの交尾対の頻度解析から、単なる同類交配ではなく、頻度に依存した少数派に特有の交尾行動に起因する可能性が浮上しつつある。これは、直感的にはこれまでの常識に反する現象であるだけに、経験的アプローチおよび数理解析による理論的アプローチにより、証拠を積む研究を蓄積するだけの価値のある研究課題の摘出に成功し段階にある。以上の理由から長期生態調査と並行して交尾行動・生活史の追究を実験的に行う。

研究成果

• [雑誌論文] Wavelet analysis of ammonoid sutures (2014)
  • 著者名/発表者名: Ubukata, T., Tanabe, K., Shigeta, Y., Maeda, H & Mapes, R. H.
  • 雑誌名: Paleontologica Electronica 巻: 17 ページ: 1.9A
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Left-right asymmetry is formed in individual cells by intrinsic cell chirality (2014)
  • 著者名/発表者名: Hatori, R., Ando, T., Sasamura, T., Nakazawa, N., Nakamura, M., Taniguchi, K., Hozumi, S., Kikuta, J., Ishii, M., and Matsuno, K.
  • 雑誌名: Mech. Dev. 巻: 133 ページ: 146-162
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A geometrical approach explains Lake Ball (Marimo) formations in the green alga, Aegagropila linnaei (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Togashi, Hironobu Sasaki & Jin Yoshimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 3761
  • DOI: 10.1038/srep03761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jaws of two new Late Cretaceous octobrachian and decabrachian coleoids from Hokkaido, Japan and their evolutionary implications (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanabe, K., Misaki, A. & Ubukata, T.
  • 雑誌名: Acta Palaeontologica Polonica 巻: 印刷中
  • DOI: 10.4202/app.00057
  • 査読あり
• [雑誌論文] A peculiar new species in the genus Landouria Godwin-Austen, 1918 from China (Gastropoda: Heterobranchia: Stylommatophora: Camaenidae) (2013)
  • 著者名/発表者名: Pall-Gergely, B, Hunyadi, A. and Asami, T.
  • 雑誌名: Molluscan Research 巻: 33 ページ: 130-134
  • DOI: 10.1080/13235818.2013.782794
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new, ribbed Schileykula species from north-eastern Turkey (2013)
  • 著者名/発表者名: Pall-Gergely, B. and Asami, T.
  • 雑誌名: North-Western Journal of Zoology 巻: 9 ページ: 214-216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature is not responsible for left-right reversal in pelagic unicellular zooplanktons (2013)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, Y. and Asami, T.
  • 雑誌名: Journal of Zoology 巻: online ページ: 1-9
  • DOI: 10.1111/jzo.12095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Left-right asymmetric expression of dpp in the mantle of gastropods correlates with asymmetric shell coiling (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, K; Iijima, M; Setiamarga, DHE; Sarashina, I; Kudoh, T; Asami, T; Gittenberger, E; Endo, K
  • 雑誌名: BMC EvoDevo 巻: 4 ページ: 15
  • DOI: doi:10.1186/2041-9139-4-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex ratio biases in termites provide evidence for kin selection. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kobayashi, Eisuke Hasegawa, Yuuka Yamamoto, Kazutaka Kawatsu, Edward L. Vargo,Jin Yoshimura & Kenji Matsuura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 2048
  • DOI: 10.1038/ncomms3048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Male soldiers are functional in the Japanese strain of a polyembryonic wasp (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Uka, Azusa Takahashi-Nakaguchi, Jin Yoshimura and Kikuo Iwabuchi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2312
  • DOI: DOI: 10.1038/srep02312
  • 査読あり
• [雑誌論文] The paradox of enrichment in hytoplankton by induced competitive nteractions (2013)
  • 著者名/発表者名: Jerrold M. Tubay, Hiromu Ito, Takashi Uehara, Satoshi Kakishima, Satoru Morita, Tatsuya Togashi, Kei-ichi Tainaka, Mohan P. Niraula, Beatriz E. Casareto, Yoshimi Suzuki & Jin Yoshimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2835
  • DOI: 10.1038/srep02835
• [雑誌論文] Coexistence of sexual individuals and genetically isolated asexual counterparts in a thrips (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kobayashi, Jin Yoshimura & Eisuke Hasegawa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 3286
  • DOI: 10.1038/srep03286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex differences in the protection of host immune systems by a polyembryonic parasitoid (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideki Nishikawa, Jin Yoshimura and Kikuo Iwabuchi
  • 雑誌名: Biology Letters 巻: 9 ページ: 0839
  • DOI: 10.1098/rsbl.2013.0839
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine-tuned Bee-Flower Coevolutionary State Hidden within Multiple Pollination Interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Shimizu, Ikumi Dohzono, Masayoshi Nakaji, Derek A. Roff, Donald G. Miller III, Sara Osato,Takuya Yajima1, Shuhei Niitsu, Nozomu Utsugi, Takashi Sugawara & Jin Yoshimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 3988
  • DOI: 10.1038/srep03988
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation between morphological antisymmetry and behavioral laterality in a Poeciliid fish (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsui, S., Takeuchi, Y. & Hori, M.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 ページ: 613-618
  • DOI: 10.2108/zsj.30.613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring and evaluating morphological asymmetry in fish: distinct lateral dimorphism in the jaws of scale-eating cichlids (2013)
  • 著者名/発表者名: Hata, H., Yasugi, M., Takeuchi, Y., Takahashi, S., and Hori, M.
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 3 ページ: 4641-4647
  • DOI: doi:10.1002/ece3.849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annotation of the pearl oyster genome (2013)
  • 著者名/発表者名: Endo, K. and Takeuchi, T.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 ページ: 779-780
  • DOI: doi: 10.2108/zsj.30.779
  • 査読あり
• [雑誌論文] An in-silico genomic survey to annotate genes coding for early development-relevant signaling molecules in the pearl oyster Pinctada fucata (2013)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga, D., Endo, K. et al.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 ページ: 877-888
  • DOI: 10.2108/zsj.30.877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiating the mollusk genomics annotation community :Toward creating the complete curated gene-set of the Japanese pearl oyster, Pinctada fucata (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kawashima, T. Takeuchi, R. Koyanagi, S. Kinoshita, H. Endo and K. Endo
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 ページ: 794-796
  • DOI: doi: 10.2108/zsj.30.794
  • 査読あり
• [雑誌論文] The diversity of shell matrix proteins: genome-wide investigation of the pearl oyster Pinctada fucata (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Miyamoto, K. Endo et al.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 ページ: 801-816
  • DOI: 10.2108/zsj.30.801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced cell number in the hindgut epithelium disrupts hindgut left-right asymmetry in a mutant of pebble, encoding a RhoGEF, in Drosophila embryos (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Matsumoto, M., Iwamoto, Y., Muguruma, T., Nakazawa, N., Hatori, R., Taniguchi, K., Maeda, R., and Matsuno, K.
  • 雑誌名: Mech. Dev. 巻: 130 ページ: 169-180
  • DOI: 10.1016/j.mod.2012.09.007
  • 査読あり