2019 Fiscal Year Annual Research Report
化石爬虫類の古生態を復元する新指標の構築：現生種の感覚器及び脳形態の定量解析
| Project/Area Number |
19J40062
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | National Museum of Nature and Science, Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
山下 桃 独立行政法人国立科学博物館, 標本資料センター, 特別研究員(RPD)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2024-03-31
|
| Keywords | 鞏膜輪 / 現生爬虫類 / 水中視 / 陸上視 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
カメ類，鳥類，トカゲ類の眼の中には鞏膜輪と呼ばれる輪状の硬組織がある．これらの分類群の眼球は，基本的な構造は似ているが，トカゲ類や鳥類は角膜と水晶体を使って焦点距離を調節し，カメ類は水晶体でのみ調節を行う．この調節方法の違いは，鞏膜輪の形態にも影響を及ぼすはずである．そこで本研究では，水中視・陸上視の違いに着目して，鳥類，トカゲ類，カメ類のそれぞれの生活様式を持った種の鞏膜輪を比較し，それぞれの分類群間での鞏膜輪の形態変化について明らかにすることを目的とした．
鳥類（半水生種・陸生種）の鞏膜輪，トカゲ類（陸生種）の頭部及び眼球，カメ類（水生種・半水生種・陸生種）の頭部をCTスキャン撮影し，形態の３次元データの取得と比較を行った．その結果，鳥類とトカゲ類では陸上視する種においては鞏膜輪の内縁部が反り返るのに対し，鳥類のなかでもペンギン類など水中視を主に行う種においてはそのような反り返りは見られなかった．一方で，カメ類においては，水生，半水生，陸生のいずれの種においても，鞏膜輪の内縁部の反り返りは見られなかった．
このような水中視・陸上視による鳥類およびトカゲ類における鞏膜輪の形態変化と，カメ類の鞏膜輪の形態の違いは，上記で述べた調節の方法の違いと整合的であり，カメ類の鞏膜輪において陸上視する種に内縁部の反り返りが見られなかったのは，角膜での焦点距離の調節がなく，平坦な角膜を持つカメ類特有の眼球の構造がその原因の一つであると考えられる．一方で，カメ類の水生種の鞏膜輪は厚く平坦な断面を示し，半水生種・陸生種は薄く凸型の断面の鞏膜輪を持つことがわかった．本研究においては, 鳥類においても，陸上視・水中視する種の間で鞏膜輪の厚みの差異が見られる．これは水中において水圧から眼球を保護するためであると考えられており，カメ類においても同様なことが起こっていると考えられる．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は期間の初期から研究代表者の妊娠が判明し，標本資料借用や手法開発のための海外出張等を中止したため，計画していた研究を予定通りに遂行することができなかった．しかし， 6月に国立科学博物館・筑波研究施設に導入されたX線マイクロCTスキャナーを十分に活用し，鳥類，カメ類，トカゲ類の鞏膜輪の形態を比較し，分類群間で視覚機能及び生活様式と鞏膜輪の形態の関係がどのように異なるかを明らかにした．この比較のために用いた標本についても，在籍する国立科学博物館内の複数の研究部と連携して，数多くの現生鳥類や現生カメ類の標本の撮影を行ったことで，今後の研究に必要な，多岐にわたる研究標本入手のための体制を築くことができた．これにより，来年度以降行う予定である，トカゲ類の頭部のCTスキャン撮影と解析，他分類群との比較を円滑に進めることができると期待される．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，様々な生活様式を獲得したトカゲ類に焦点を当て，視覚以外の感覚器官を含めて，神経系の復元指標の構築と生活様式との関係性を明らかにしていく．化石爬虫類の感覚器官および神経系の復元指標構築に向けて，神経孔と脳神経系のサイズの相関性の有無を明らかにするために，国立科学博物館を拠点に，標本の収集と各感覚器及び脳神経系の観察・計測を行う．神経孔のサイズの取得は，現生トカゲ類の液浸標本の頭部のCTスキャンデータから画像解析ソフト Amira，Osirixを用いて3次元構築し，視覚，嗅覚，聴覚に関わるそれぞれの孔の径を計測する．
軟組織については，1%ルゴール溶液もしくは 2.5%リンモリブデン酸を用いて標本を染色することで，CTスキャン撮影することができる．骨格の撮影を行った現生トカゲ類の液浸標本を染色した後にCTスキャン撮影し，得られたスキャンデータから脳の各領域（視葉，嗅球，小脳）の再構築と体積の計測を行う．これらの脳の各領域の大きさと各神経孔の大きさを比較して，関係性の有無を明らかにする．
標本の入手については，在籍する国立科学博物館や他の国内外の博物館に収蔵されている標本の借用，動物園（からの譲渡などを予定している．また，トカゲ類の5系統すべて（ヤモリ類，スキンク類， カナヘビ類，オオトカゲ類，イグアナ類）を網羅して復元指標を構築することを目指す．さらに生活様式についても，異なる活動時間，生息環境，採餌様式の種を含めたデータの収集を行い，さらに潜水行動や滑空行動を示すものも含めることにより，それぞれの生活様式と各感覚器との関係性について比較できるようにする．
|
