Study on the novel locomotor organs in early evolution of vertebrates: deciphering the evolutionary mechanisms from evo-devo and paleontological perspectives

脊椎动物早期进化中的新型运动器官研究：从进化-德沃和古生物学角度解读进化机制

• 批准号: 22H01341
• 负责人: 平沢 達矢
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01341/
• 关键词: 進化; 脊椎動物; 化石; 古生物学; 進化発生学

本研究では、脊椎動物初期進化で生じた劇的な形態変化のうち、「舌」と「対鰭」という、ともに体から突出して動く器官（新規運動器官）の獲得機序を解明することを目指している。本年度は、特に、両生類（ニホンヒキガエルおよびアホロートル）の舌および前肢、比較のための魚類（トラザメ）の胸鰭について、組織切片およびシンクロトロン放射光X線マイクロCTを駆使して発生過程の精密組織観察を進めた。後者の技術については、本研究で新たに開発を進めているものであり、細胞、組織レベルの精密な三次元形態観察を行うための条件を絞りこむことができた。前肢・胸鰭の発生については、脊髄神経や血管の発生にも注目し、ステム顎口類の化石に保存されている神経・血管孔の配置パターンの比較により、胸鰭が発生する位置（特に心臓に対する相対的位置）が脊椎動物初期進化過程で尾方にずれた可能性を見出した。この発見は、新規運動器官である胸鰭の祖先的状態の理解のために重要な一歩と位置付けられる。また、年度末に新たにニホンヒキガエルの受精卵をサンプリング、飼育下で発生過程を追跡し、原舌の発生および四肢動物型の舌の発生について詳細に観察、記載する体制を整えた。四肢動物型類および外群の化石記録についても調査を進め、基盤的四肢動物型類では副歯骨および3つの鉤状骨が下顎吻端にあったが、石炭紀四肢動物（クラウン四肢動物）では副歯骨が消失し、鉤状骨が1つに減っていたことを確認した。この進化的変化は、舌の進化的起源と対応している可能性がある。

This study is aimed at clarifying the mechanism of morphological changes in early vertebrate evolution, such as tongue, fin, body, protrusion, and acquisition of new motor organs. This year, we have made progress in precise tissue observation of the development process of the tongue, forelimb, pectoral fin, histological section, and X-ray of fish and fish. The latter is a new technology, and this study is a new development, cell, tissue, and three-dimensional morphology. The development of forelimbs and pectoral fins is closely related to the development of spinal nerves and blood vessels. The comparison of the arrangement of nerve and blood vessel pores in the preserved fossils of mandible shows the possibility that the position of pectoral fin development (especially the position opposite to the heart) is related to the caudal part of the early evolution of vertebrates. This is an important step in understanding the state of pectoral fin ancestors. At the end of the year, the development process of the fertilized eggs under the breeding process, the development of the original tongue and the development of the tetrapod tongue were traced in detail. The fossil record of quadruped animals is investigated. The quadruped animals of the basal plate have accessory teeth and hook bones. The Carboniferous quadruped animals have accessory teeth and hook bones. The possibility of the evolution of the tongue and the origin of the evolution of the tongue.

项目成果

Lung evolution in vertebrates and the water-to-land transition.

• DOI: 10.7554/elife.77156
• 发表时间: 2022-07-26
• 期刊: ELIFE
• 影响因子: 7.7
• 作者: Cupello, Camila;Hirasawa, Tatsuya;Tatsumi, Norifumi;Yabumoto, Yoshitaka;Gueriau, Pierre;Isogai, Sumio;Matsumoto, Ryoko;Saruwatari, Toshiro;King, Andrew;Hoshino, Masato;Uesugi, Kentaro;Okabe, Masataka;Brito, Paulo M.
• 通讯作者: Brito, Paulo M.