| 研究課題/領域番号 |
25400496
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
鈴木 雄太郎 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345807)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 進化 / 機能形態 / 知覚 |
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| 研究概要 |
骨格の形とその動きによって成立する球体化防御姿勢は，分節化して形を決定してゆく遺伝子による働きに加えて，近位および遠位の骨格パーツが，どのように動くことで咬合関係になるか，その関係を知覚して球体化を可能にする副次的な機構が必要である．本研究の目標は，形と動きが演出する形態形成機構のモデル化である．初年度は形態学的検討を行うため，球体化防御姿勢の獲得で最初期となるカンブリア紀中期において，同系統内で球体化姿勢の構築には相反する特徴を持つ球体化するエリプソセファルス三葉虫(Ellipsocephalus属)と球体化しないパラドキシデス三葉虫(Paradoxides属)を研究対象として，これらの外骨格上の知覚器官に関わる微細構造の分布を明らかにして，比較検討を行った．
隣接する近位の骨格パーツは，関節を介して動く際に伏臥する領域を備える．検討対象の両種において，伏臥領域には知覚器官が並列する稜線構造が，パーツ間で斜交関係となる同様の分布様式を示した．一方の遠位の骨格パーツ間では，稜線構造がパーツ間で同様の分布様式となった．さらに遠位の骨格パーツ間の咬合関係は，稜線構造の分布範囲が狭い骨格パーツと分布が広く複数の骨格パーツに跨がる組み合わせとなっていた．
近位と遠位の骨格パーツ間における知覚器官の分布様式の異質性は，恒常的な動きと、球体化する突発的な動きのそれぞれに対応すると考えられる．近位のパーツ間で知覚器官の配列が斜交関係となれば，交叉の程度によって常に動きの程度を常に知覚できる．さらに，交叉が最大の際に近位のパーツは球体時の位置関係に収まる．一方で，遠位のパーツ間で認められた知覚器官の同様の分布様式で分布領域の極端な相違は，球体化の際に狭領域に広領域の一部が咬合すればよいといった，動きの突発性に対応した安全率の確保を意味していると説明できる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度の平成25年度は、研究対象のエリプソセファルスとパラドキシデス三葉虫の試料収集、それらの比較形態学的検討、さらに三次元形態立体構築の手順確立を予定していた．試料収集と形態学的検討については目標を達成した．立体構築は、生物体骨格を可動させるシミュレーションする際に極めて有効である．これには、市販ソフトウェア解析に用いる定厚研磨の化石断面形状データの集積が必要であるが、この作業段階が想定以上に困難であり、特に定厚に試料を整えることが不可能であることが判明した．問題は、化石試料を含む母岩の硬度が低く、母岩および試料の材質が不均質であった点にある．そこで、定厚研磨データ取得による骨格可動シミュレーションを取りやめる代わりに、泥質で軟質の母岩の特徴を利用して、化石骨格試料の単離を試行した．
単離によって得られる試料は骨格パーツの部分品といった欠点はあるが、試料数を飛躍的に増やすことができた．これら単離試料の高精細な形態情報を比較形態学的検討に組み込むことで、シミュレーションに類する骨格姿勢と接触様式の対応関係を検討できる見込みが出てきた．また、一般的に同規的とされる骨格側端部の形態が、実際は体躯における位置関係で著しく異なることが明らかとなった．同規形態の骨格側端部は、体躯上の位置関係で球体化の際の咬合様式が異なる．このことは、球体化姿勢における咬合様式について、体躯レベルでのマクロ検討と高精度な接触面形状のミクロ検討の両者の統合的な議論が可能となる展開をもたらした．
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の化石試料の形態学的解析が最終段階に達したので、次年度の平成25年度は、化石には保存されない軟組織情報の補填を主眼に研究を遂行する．試料は、球体化する現生甲殻類ハマダンゴムシ（Tylos graniliferus）を用いて，最終的に三葉虫の球体化とのアナログ検討を目標に設定した．現生試料は三葉虫と異なり，同規性の異なる二つの骨格群を持つ．つまり二つの異なる遺伝的プログラムによって形成される骨格群が、球体化の際に近位と遠位の咬合関係を構築する．アナログ検討の焦点は、異なる同規性を備える三葉虫と甲殻類にでは、球体化を可能とする骨格形態の形成において同様の接触感知機構が介在するのか否かを検討することにある．そのため、試料収集、形態学的検討、神経系の組織観察等を円滑に進めてゆく必要がある．
試料収集については、既にアマチュア研究家と連絡をとって試料を十分に収集できることを確認している．形態学的検討については、十分な試料をもとに、実体、電子顕微鏡観察に加えて、骨格側端部の咬合様式の高解像度検討のためにレーザー顕微鏡観察も予定している．神経系の組織観察については、試料収集後ただちに外部委託する予定である．
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