棘皮動物プルテウス幼生の進化機構の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J00504
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 守野 孔明 筑波大学, 大学院生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: プルテウス / 棘皮動物 / オーリクラリア / 退化 / Co-Option / ヘテロクロニー / 上皮-間充織相互作用 / ヨツアナカシパン

Research Abstract

棘皮動物プルテウス幼生の進化には、骨に支えられて長く伸びたプルテウス腕の獲得が重要であった。プルテウス腕の進化機構を明らかにするため、ウニでプルテウス腕形成に働く遺伝子群の内、前年度までに未解析であった、fgfA/fgfr2, wnt5の発現パターンをスナクモヒトデ(プルテウス), イトマキヒトデ(ビピンナリア), ニセクロナマコ(オーリクラリア)で解析した。クモヒトデにおいてはどの遺伝子もウニと同じように骨片形成部位での発現を示し、ウニークモヒトデの腕形成機構の共通性が示された。反して、ヒトデでは腕形成に関わるような発現は見られなかった。ナマコにおいては、fgfAは口の周りと骨片の近傍部位で発現が見られた。fgfr2はいかなるトランスクリプトームデータからも見いだされず、少なくとも幼生期における発現は無いことが示唆された。wnt5はウニ・クモヒトデと同様に、原口両脇での発現が見られた。
これまでのデータ(vegf/vegfr, otp, pax2/5/8, pea3、tetraspanin)と合わせ、プルテウス腕形成機構のウニとクモヒトデの間の強い類似性が明らかになった。これら遺伝子の発現の類似性はヒトデには見られないが、ナマコはヒトデと違いむしろウニ・クモヒトデと近かった。これらのことは、従来の仮説と異なり、プルテウス幼生の進化はウニ・クモヒトデ・ナマコの共通祖先で一度だけ起こり、ナマコの系統で失われたことを示唆する。
また、プルテウス腕の進化的起源を探るため、直接発生型のウニであるヨツアナカシパンにおいて上記の遺伝子の発現を調べた。すると、wnt5, tetrasapninを除く遺伝子も棘の原基で発現が確認された。このことは、成体骨片の形成・伸長機構の一部がプルテウス腕の形成に使い回されていることを示唆する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

申請時の本年度の目標である、遺伝子発現パターンの確認という計画は、予定通り達成出来ている。

Strategy for Future Research Activity

クモヒトデ及びナマコ, 及びヨツアナカシパンにおける遺伝子の機能を、薬剤阻害やMOによって解析する。
また、発現パターンがどのように定められているかを明らかにするため、動物極化、腹側化、植物極化を促す薬剤の処理し、発現パターンを観察する。