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竹田 典代
広島大学大学院统合生命科学研究科
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出口 竜作
宫城教育大学教职大学院
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＜広报に関すること＞
広岛大学広报グループ
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(＊は半角＠に置き换えてください）
【本研究成果のポイント】
- 东北地方に生息するエダアシクラゲには、明刺激(暗→明)に反応して配偶子放出する明タイプと、暗刺激(明→暗)で配偶子放出する暗タイプが存在し、陆奥湾や日本海の一部の海域ではこの両タイプが同所的に生息していた。
- 明タイプと暗タイプの顿狈础塩基配列には违いがあり、両タイプは系统的に异なるグループに属すことが示唆された。
- 明タイプと暗タイプの交配で得られた个体(贵1ハイブリッド)は正常に発生し、明?暗どちらの刺激でも配偶子放出するという中间的な性质を示した。しかし贵1ハイブリッドからは次世代が得られなかった。
- エダアシクラゲの明タイプと暗タイプの间には、交配前と交配后の両方の生殖隔离があったことから、両タイプは种分化の过程にある、あるいはすでに别种であると推测される。
【概要】
多くのクラゲは光変化に応じて配偶子放出(メスは卵、オスは精子を放出)します。明刺激(暗→明)に反応して配偶子放出する種と、その逆の暗刺激(明→暗)に反応する種に大別されますが、エダアシクラゲには同種内に両方のタイプ(明タイプと暗タイプ)がいるとされていました。今回、広島大学大学院统合生命科学研究科の竹田典代研究員、宮城教育大学大学院教育学研究科の出口竜作教授、東京科学大学の立花和則准教授、国立科学博物館の並河洋研究主幹を中心とした研究グループは、東北地方に生息するエダアシクラゲの明タイプと暗タイプの関係を詳しく解析しました。フィールド調査の結果、陸奥湾や日本海の一部の海域にはこの両タイプが共存しており、野外でも実際に配偶子放出時刻が異なっていることがわかりました。また、DNA解析の結果、明タイプと暗タイプの塩基配列には違いがあり、両タイプは系統的に別のグループに属すことが示唆されました。さらに、交配実験の結果、明タイプと暗タイプをかけ合わせて得た個体(F1ハイブリッド)は明?暗どちらの刺激でも配偶子放出するという中間的な性質を示すものの、F1ハイブリッドは次世代を残せないことが示されました。エダアシクラゲの明タイプと暗タイプの間には、交配前と交配後の両方の生殖隔離(注1)があったことから、両タイプは种分化の过程にある、あるいはすでに别种であると推测されます。光环境に対する応答の违いが配偶子放出时刻のずれを生じ、これがもとになって种分化が导かれた可能性もあり、生物の进化のしくみを解明するうえで极めて重要な発见だと考えられます。
本研究成果は、科学誌Zoological Scienceの43巻3号(2026年6月)に掲載される予定です。速報版は2026年3月に公開されています。
【论文情报】
タイトル: Light and dark types of Cladonema pacificum (Cnidaria, Hydrozoa): Reproductive isolation between the two types leading to speciation
著者: Noriyo Takeda, Takahito Hoshi, Fumiya Satoh, Keita Nishizumi, Nahomi Hongo-Yamakawa, Saki Ishimori, Haruka Satoh-Sugawara, Hiroshi Namikawa, Kazunori Tachibana, Ryusaku Deguchi＊ (＊ 責任著者)
掲載誌: Zoological Science 43 (3)
DOI: 10.2108/zs250033
URL: https://doi.org/10.2108/zs250033
【背景】
多くのクラゲでは、配偶子放出(メスでは卵、オスでは精子の放出)のタイミングは光环境の変化によって决定されます。そして、种ごとに、暗い状态から明るくなることで配偶子放出する「明タイプ」か、それとは逆の、明るい状态から暗くなることで配偶子放出する「暗タイプ」のどちらかに大别されます。エダアシクラゲでは、形态的には见分けがつかない明タイプと暗タイプ(図1)が同种内に混在していることが知られていましたが、両タイプの分布域や系统関係、子孙の形质などについては全くわかっていませんでした。そこで本研究では、东北地方に生息するエダアシクラゲを详しく解析し、両タイプの関係を明らかにすることを目指しました。
図１. エダアシクラゲ (Cladonema pacificum)の明タイプと暗タイプ
A. Bは明タイプ(AC_LF)と暗タイプ(NON_DF)の顕微鏡写真。
颁は明タイプと暗タイプの产卵のタイミング。
【研究成果の内容】
エダアシクラゲは海藻などに付着して生息する半固着性のクラゲで，日本全国の沿岸に分布しています。本研究では东北地方の复数の沿岸域においてエダアシクラゲを採集し、研究室内で明?暗のどちらの刺激で配偶子放出するのかを确认しました。その结果、太平洋侧では主に暗タイプのみが见られたのに対し、陆奥湾や日本海侧の一部では、明タイプと暗タイプが同じ场所に生息していることがわかりました(図2)。同所的に生息する両タイプについて野外観察を行ったところ、配偶子放出时刻が実际に大きく异なっており、异タイプ间の卵と精子が出会う机会はほぼないと考えられました。また、ミトコンドリア顿狈础の颁翱滨(注2)や核顿狈础の滨罢厂1(注3)の塩基配列を解析した结果、両タイプは系统的に异なるグループに属すことが示唆されました。さらに、明タイプと暗タイプの交配によって得られた个体(贵1ハイブリッド)は、明?暗のどちらの刺激でも配偶子放出する一方で、より大きな光変化がないと配偶子放出しないという中间的な性质を示しましたが、贵1ハイブリッドの卵や精子からは次世代をつくることはできませんでした。これらの结果から、明タイプと暗タイプの间には、配偶子放出时刻の违いによる交配前の隔离と雑种不稔(注4)による交配后の隔离の両方の生殖隔离が成立していることが示されました。両タイプは、种分化の过程にある、あるいはすでに别种であると推测されます。
図2. 東北地方に生息するエダアシクラゲの分布図
青丸は暗タイプをオレンジ色は名タイプを示す。
【今后の展开】
本研究により、光环境への応答の违いが、クラゲにおける生殖隔离や种分化を导く原动力となる可能性が示されました。今后は、明タイプと暗タイプの光受容に関与する物质の违いを分子レベルで明らかにすることで、両タイプがどのように「进化」してきたのか理解できるようになるかもしれません。エダアシクラゲは採集や饲育が容易で、研究室内でのライフサイクルの制御法も确立されています(図3)。また、基础生物学研究所の「新规モデル生物开発共同利用研究」にも採択されており、ゲノム(注5)の解析とともに个体の分与や饲育?実験技术の共有が进められています。今后、エダアシクラゲを用いた様々な研究が展开されることが期待されます。
図3. エダアシクラゲのライフサイクル
【谢辞】
本研究は日本学術振興会 科学研究費助成事業 (課題番号 17K07482、20K06736、20K21421、24K09593)、公益財団法人 水産無脊椎動物研究所の支援を受けました。
【用语説明】
注1. 生殖隔離: 何らかの遺伝的差異によって、複数の生物個体群間でたがいに交配 ができないこと。出現場所や配偶子放出時期が異なることなどによる交配前隔 離や、生じた子が不稔になることなどを含む交配後隔離がある。
注2. COI: ミトコンドリアDNA上のcytochrome C oxidase subunit I遺伝子。種間での塩基配列の変異が大きいため、種の同定によく用いられる。
注3. ITS1: 核DNA上のinternal transcribed spacer 1(18Sと5.8SのrRNA遺伝子間に存在)。COIと同様に、種間での塩基配列の変異が大きい。
注4. 雑種不稔: 交配によって得られた雑種が生殖能力を欠く状況。エダアシクラゲのF1ハイブリッドの場合、メスは卵、オスは精子を放出し、受精卵はプラヌラ幼生まで発生できるが、その後にポリプに変態することができない。
注5. ゲノム: 生物のもつ遺伝情報の全体(すべてのDNAの塩基配列)。
【お问い合わせ先】
