疑似上陸環境で飼育したカエルの多階層的心臓解析から考える心臓進化戦略転換の起点

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本研究は，“脊椎動物の上陸が心臓の拡張機能低下の外的要因であったのか”という問いに答える進化バイオメカニクス研究である．昨年度は疑似上陸環境での飼育環境の構築，動物モデルの作製を検討したものの，想定を超える難易度であったため，飼育が予定通りに進行しなかった．そのため，生息環境によって重力負荷が心臓に与える影響が異なる可能性が高いヘビを用いて，重力負荷の増大が臓器レベルの心室の拡張機能に及ぼす影響を調べた．ヘビは，生息環境によって心臓の位置が異なり，樹上棲のヘビの心臓相対位置は地表棲より頭に近いことが報告されている（Seymour and Lillywhite, 1976）．樹上棲のヘビは木に登る際，重力に逆らって心臓から脳まで血液を送る必要があり，生息環境による重力負荷の違いがヘビの血液循環に大きな影響を及ぼしている可能性が高い．そこで，昨年度は，地表棲と樹上棲のヘビ心室の臓器レベルの拡張機能と構造の違いの調査を行った．その結果，地表棲と樹上棲のヘビの心室硬さの間に有意な差はなく，心室壁の緻密層厚さも同程度であることが示唆された．しかしながら，調べた2種のヘビの心臓相対位置にあまり違いがなかったことから，地表棲と樹上棲の環境における重力負荷の影響の違いは，水棲から陸棲へと上陸する際に変化する重力負荷と比較して小さく，心室の拡張機能には大きな影響を及ぼさない可能性が考えられる．そのため，現在は疑似上陸動物モデルの作製に加えて，カエルとは異なる両生類を用いて，変態（幼体（水棲）から成体（陸棲））過程の心室の拡張機能の解析も進めている．