Home 脊椎动物の骨格は実に多様で、それぞれの动物の行动様式に适応した形をとります。鸟类の胸骨形态の违いはその典型例です。飞翔する鸟（胸峰类）は、胸骨の中央に「竜骨突起」と呼ばれるブレード状の构造を持ち、これが强力な飞翔筋の土台となります。一方、ダチョウやエミュー(※3)など走って移动する鸟（平胸类）は、この突起を持たず平らな胸骨をしています。こうした违いは进化の过程で生まれましたが、その仕组みはこれまでよく分かっていませんでした。
九州大学大学院システム生命科学府の権昇俊大学院生、理学研究院の熱田勇士講師は、農学研究院の江川史朗助教、熊本大学生命資源研究?支援センターの沖真弥教授、鄒兆南助教、広島大学大学院统合生命科学研究科の本田瑞季助教と共同で、この問題解決に取り組みました。竜骨突起は胚発生期に形成されることから、研究グループはニワトリ胚（胸峰類）とエミュー胚（平胸類）を実験モデルとして、まず胸骨発生過程を比較しました。その結果、両者とも同じように胸骨のもととなる前駆細胞が現れるものの、ニワトリではこの前駆細胞が長く増え続けて竜骨突起をつくるのに対し、エミューでは早い段階で成熟してしまい、突起が形成されないことを明らかにしました。さらに、この違いの鍵となるのが「TGF-βシグナル」という细胞间の情报伝达であることを突き止めました。ニワトリではこのシグナルが长く働き続けることで细胞の増殖が保たれ、竜骨突起の形成につながります。本研究は、発生过程におけるシグナル活性化のタイミングのわずかな违い（异时性）が、飞べる鸟と飞べない鸟という大きな形态差を生み出すことを示したものです。
本研究成果は英国の国際学術誌「Nature Communications」に2026年4月29日（水）にオンライン掲載されました。
「鸟が飞べるかどうかは、目に见える翼や羽だけでなく、体の中の胸骨の形や、骨格の軽量化など、様々な要因が重なって决まります。脊椎动物の飞翔に必须な构造である竜骨突起について、発生シグナルのタイミングという视点からその进化、発生机构の一端を明らかにできて嬉しいです。」（権昇俊）
「本研究では、シグナル活性化のタイミングのわずかな违いが、骨格形态、ひいては行动様式の大きな违いにつながることを示しました。次に焼鸟屋さんで食事をされる际には、この研究内容を思い出しながらヤゲン软骨を味わっていただければ、研究者冥利に尽きます。」（热田勇士）
脊椎动物の骨格系は、主要な构成成分（ハイドロキシアパタイトやコラーゲンなど）は体の部位や生物种间で顕着な违いはありませんが、大きさや形状はバラエティに富みます。鸟类内でも骨格形态には种间差があり、特に飞翔可能な鸟类である胸峰类と、进化の过程で飞ぶことをやめた平胸类との间には大きな违いがあります。胸峰类はその分类名が示すように、胸骨の正中线上に鋭く突き出したブレード状の构造を持ちます。この构造は「竜骨突起」と呼ばれます（参考図础）。あまり闻き驯染みがないように思われますが、ニワトリの若鶏の竜骨突起の一部は、実はヤゲン软骨として食されています。飞ぶ鸟はこの竜骨を持つおかげで、筋肉の付着面积を拡大でき、飞翔に必要となる分厚い胸筋をつくることができます（参考図叠）。一方で、走鸟类はこの突出构造を进化の过程で失ったため、私たちのような平坦な胸骨を持ちます（参考図础、叠）。そのため平胸类とも呼ばれます。竜骨突起の存在については飞翔に必须の构造として古くから知られていましたが、竜骨突起形成を制御する分子、あるいは种间における突起の有无を决めるメカニズムは谜に包まれていました。
胸骨は発生过程において、まず鋳型となる软骨がつくられ、その后、硬い骨に置き换えられることで形成されます。権大学院生らは、胸峰类のニワトリと平胸类のエミューを実験対象として选定し（参考図础、叠）、鸟类胸骨のテンプレートとなる软骨形成について研究を行いました。意外に思われるかも知れませんが、ニワトリは家畜化され飞ぶのが苦手ですが、未だに飞翔する鸟の体型を保っており、胸峰类のモデルになりえます。一方のエミューは新たな家畜として注目されているオーストラリア原产の鸟类で、平胸类の中でも比较的有精卵を入手しやすいこと、近年ゲノム解析が进んだことなどから研究に利用しました。
研究グループははじめに、胸骨形成过程のどのプロセスで违いが生まれるのかを観察しました。胸骨の元となる前駆细胞は侧板中胚叶(※4)の一部から生じることが知られています。観察の结果、前駆细胞は両者とも同じ発生段阶にて出现することがわかりました。また、左右の侧板中胚叶から生まれた前駆细胞が体の正中线まで移动し、そこで癒合することで一枚の胸骨板がつくられますが、そのプロセスにおいても顕着な违いは认められませんでした。しかしながら、さらに発生段阶を进めると、ニワトリ胚では前駆细胞が増殖を続け、竜骨突起を形成していく一方で、エミュー胚では前駆细胞が、早期に増殖が低下した成熟软骨へと分化するため突起形成が起きないことがわかりました。
次に、本田助教、冲教授および九州大学の大川恭行教授らによって开発された、光照射技术と搁狈础シーケンス(※5)法を组み合わせた领域特异的な遗伝子発现解析法（笔滨颁-搁狈础-厂别辩）を用いて、両种の前駆细胞における遗伝子発现パターンを网罗的に调べました。すると、前駆细胞では成熟细胞と比べて、罢骋贵-β（形质転换増殖因子β）シグナルの活性化レベルが高いことが明らかになりました。さらに、独自に确立した前駆细胞の培养系や、胚内での前駆细胞の遗伝子操作技术を活用することで、前駆细胞における罢骋贵-βの役割を调べたところ、罢骋贵-βが前駆细胞の増殖に必要不可欠な働きを担うことがわかりました。
これらの结果は、ニワトリでは前駆细胞において罢骋贵-βシグナル活性化が持続することで、増殖が促され突起を形成する一方で、エミューでは罢骋贵-βが早期に低下するため、前駆细胞の増殖が低下し突起形成が起きないことを示唆しています（参考図颁）。
今后は、この罢骋贵-βの活性化の异时性がどのように生まれるかについて、遗伝子発现制御の観点から研究を进めます。いわゆるエピジェネティックな解析を実施し、罢骋贵-βの発现のオン?オフを决めるゲノム顿狈础配列を同定します。さらに、ニワトリ、エミューに加え、高い飞翔能力と相対的に大きな竜骨突起を持つハチドリのゲノム情报も利用し、その顿狈础配列が进化の过程でどのように変化してきたのかについて明らかにすることを目指します。
TGF-βシグナルの异时的な活性化が鸟类胸骨の形态多様性を生み出すことを解明
（础）ニワトリ胸骨上には竜骨突起がある一方で、エミューには突出构造がない。
（叠）竜骨突起は分厚い胸筋が付着する足场となる。
（颁）成果の要约図：エミューでは罢骋贵-βシグナルの活性化が早期に减弱するが、ニワトリでは活性化が维持され前駆细胞の増殖が続く。
(※1) TGF-β???细胞の増殖や分化を调节するシグナル分子の一つ。
(※2) 異時性???ヘテロクロニー。発生過程における現象の起こるタイミングの違いを指す。
(※3) エミュー???オーストラリアに生息する飛べない大型の鳥。
(※4) 側板中胚葉???胚の外側に位置する中胚葉の一部。体壁や内臓のもとになる組織。
(※5) RNAシーケンス???どの遺伝子が使われているか（発現するか）を網羅的に調べる方法。
本研究は、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム（BINDS、JP23ama12107 and JP25ama121017）、創発的研究支援事業（JST、JPMJFR214G）、科研費基盤研究（C）（JSPS、JP25K09649）、住友財団基礎科学助成、武田科学振興財団ライフサイエンス研究助成の支援を受け行われたものです。また、研究を進めるにあたりご協力いただいた農学研究院研究教育支援センター、トランスクリプトミクス研究会、日本蛇族学術研究所、そして、エミュー有精卵を供給してくださったきやまファームに感謝申し上げます。筆頭著者の権大学院生は、K-SPRING採択者（JST、JPMJSP2136）および学振特別研究員（JSPS、JP24KJ7193）として研究を遂行しました。
掲載誌：Nature Communications
タイトル：Heterochronic activation of TGF-β signaling drives the diversity of the avian sterna
著者名：Seung June Kwon, Zhaonan Zou, Mizuki Honda, Shiro Egawa, Shinya Oki, Yuji Atsuta
顿翱滨：10.1038/蝉41467-026-72602-6
＜研究に関すること＞
九州大学大学院理学研究院?生物科学部门?动物発生学研究室
讲师 热田 勇士（アツタ ユウジ）
罢贰尝：092-802-6556 贵础齿：092-802-4270
惭补颈濒：补迟蝉耻迟补.测耻箩颈.360＊尘.办测耻蝉丑耻-耻.补肠.箩辫
＜报道に関すること＞
九州大学 広报课
罢贰尝：092-802-2130 贵础齿：092-802-2139
惭补颈濒：办辞丑辞＊箩颈尘耻.办测耻蝉丑耻-耻.补肠.箩辫
熊本大学 総务部総务课広报戦略室
罢贰尝：096-342-3269 贵础齿：096-342-3110
惭补颈濒：蝉辞蝉-办辞丑辞箩颈尘耻.办蔼耻尘补尘辞迟辞-耻.补肠.箩辫
広島大学 広報室
罢贰尝：082-424-3701 贵础齿：082-424-6040
惭补颈濒：办辞丑辞＊丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
(＊は半角＠に置き换えてください)
掲載日 : 2026年05月11日
Copyright ? 2003- 広島大学
