Evolutionary mechanisms for thermal perception associated with the spatio-temporal niche diversification in amphibians

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06797
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: Saito Shigeru 生理学研究所, 生体機能調節研究領域, 助教 (50422069)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 環境適応 / 温度感覚 / 高温耐性 / 忌避行動 / 温度センサー / 温度感受性TRPチャネル / 両生類 / 幼生

Outline of Final Research Achievements

Comparative analyses were performed using tadpoles of anuran species endemic to Japan. The range of temperatures which tadpoles experienced in their habitats differed among species according to the breeding seasons and spawning environments utilized by the species. The tadpoles grown in the warmer environments tended to show higher heat tolerance and avoidance temperatures compared to the tadpoles grown in the cooler environments. In addition, functional characterization of a heat sensor molecule, which is expressed in sensory neurons, revealed that its heat-evoked activity tended to be stronger in the species with lower heat avoidance temperatures. These results suggest that changes in the thermal responses of peripheral sensors altered thermosensation and related behavioral responses and contributed to the adaptation to diverse thermal environments in evolutionary processes.

Free Research Field

進化生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

身近に生息する日本の両生類種の間で繁殖期や生息環境の多様化に伴い高温耐性と忌避行動が協調的に変化してきたこと、更に、温度受容のセンサー分子が温度応答行動の進化に貢献してきたことを明らかにした点に学術的な意義がある。
類似した生態的、生理的な特性を持つ種間でも微細な生息環境の棲み分けにより高温に対する適応能が異なることから、地球温暖化によって受ける影響が異なると考えられる。一方で、同じ地域でも多様な環境が維持されていれば、温度条件の異なる生息地が形成されることを意味しており、地球温暖化対策として環境の多様性を維持することの重要性が改めて示された点に社会的な意義があると考えている。