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2022 年度 実績報告書

昆虫の耳小骨の建築工法の解明

公募研究

研究領域素材によって変わる、『体』の建築工法
研究課題/領域番号 21H05766
研究機関北海道大学

研究代表者

西野 浩史  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80332477)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワードコオロギ / 耳小骨 / キチン / 上皮細胞 / 種間比較 / 進化 / 気管 / 鼓膜
研究実績の概要

コオロギの前肢内部にある聴覚器はヒトの耳と同じ1枚の鼓膜からなる周波数分波器で、感覚細胞の周波数特性は鼓膜の振動をリンパ液の進行波へと変換する耳小骨様構造(上皮コア)によって付与される。上皮コアは幼虫にはなく、音声コミュニケーションが必要となる成虫脱皮後に、上皮細胞シートの陥入、気管への定着、建築資材であるキチン分泌を繰り返しながら6日間で完成する。コアはアーチ状の曲面を持つ精緻な構造で、第一種てこの働きをする。本研究では、「虫の内骨格」ともいうべきコアの形成原理を明らかにするとともに、コオロギ科や外群の種間比較により、耳小骨構造の進化について明らかにすることを目標とした。
まず、コアの形成過程のin vivo計測については、半透明の鼓膜の「窓」を通じて、その発達過程を経時観察することを目指したが、コア形成が鼓膜表面からZ軸方向に120マイクロメートル という深部で起こること、コアの周囲にある体液(血球細胞)が深部観察の妨げになることがわかり、2光子レーザー顕微鏡を用いても高解像度のデータを得ることができなかった。ただし、今後のプレパレーションの工夫次第で、この問題は解消される可能性が高いと思われたので、引き続きチャレンジしていきたい。
一方、種間比較については、キリギリス科 (Tettigoniidae)やバッタ科 (Acrididae)の鼓膜器官の構造を明らかにし、これら外群は上皮コアの構造を持たないことを確認した。前者では2枚の鼓膜の振動により進行波を生み出すしくみ、後者では1枚の鼓膜に直接感覚細胞が付着することで、特定の周波数にチューニングするしくみになっているようである。成果の一部については、振動受容器や聴覚器の構造、機能に着目したレビューとして原著論文をパブリッシュした。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Vibration receptor organs in the insect leg: neuroanatomical diversity and functional principles2024

    • 著者名/発表者名
      Straus Johannes、Stritih-Peljhan Natasa、Nishino Hiroshi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Insect Science

      巻: 61 ページ: 101153~101153

    • DOI

      10.1016/j.cois.2023.101153

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Interactive parallel sex pheromone circuits that promote and suppress courtship behaviors in the cockroach2024

    • 著者名/発表者名
      Tateishi Kosuke、Watanabe Takayuki、Domae Mana、Ugajin Atsushi、Nishino Hiroshi、Nakagawa Hiroyuki、Mizunami Makoto、Watanabe Hidehiro
    • 雑誌名

      PNAS Nexus

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgae162

    • 査読あり
  • [備考] 西野研究室

    • URL

      https://www.es.hokudai.ac.jp/labo/nishino/

  • [備考] Nishino Lab 1

    • URL

      https://www.youtube.com/channel/UCyPUBf6ysfnljNjdt-ebPxQ

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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