大型藻類における世代交代様式の進化についての理論的研究

海産大形藻類の世代交代様式(生活環)の進化に関する基本理論を構築することが本研究の目的である。それに基づき、平成24年度は、大型藻類に見られる、一倍体の藻体が大型化して二倍体が小型化する種と、二倍体の藻体が大型化して一倍体が小型化する種のパターンを説明する仮説の中の一つで、その生理生態学的な特徴に着目したNutrient Saving Hypothesisの数理モデルによる理解と、その仮説が単細胞藻類から多細胞藻類にどこまで拡張が可能なのかに関しての理論的研究を行った。その研究を行うにあたり、およそ半年間カナダKingstonにあるQueen's Universityに滞在し、そこのTroy Day教授と上記研究の共同研究を行った。そこでは、過去に酵母菌を用いて行われた競合実験のシステムを念頭におき、細胞分裂により増殖する単細胞生物の生活史を想定し、細胞の成長速度が栄養塩取り込み効率に依存する、栄養塩取り込み効率が細胞の表面積と周囲の栄養塩濃度に依存する、サイズ依存的な死亡が起こる、細胞分裂は細胞サイズが初期サイズの二倍に到達した時に起こる、という仮定の下でhaploid細胞とdiploid細胞の内的自然増加率を調べた。さらに、haploid細胞とdiploid細胞間の栄養塩の奪い合いを通した競合実験を、個体群動態モデルにより再現した。数理モデルを解析したところ、Nutrient Saving Hypothesisは実験室環境において部分的に観察されうるが、自然環境での動態は環境の栄養状態には依存しない可能性があることが明らかになった。現在これらの業績について論文執筆中である。また、現時点までの研究の進展を2013年3月に日本藻類学会37回大会、および日本生態学会第60回大会で発表した。さらに日本生態学会第60回大会(2013年3月、静岡)にて、シンポジウム「ゲノム量変化を伴うcomplex life cycleの適応と進化」を企画し、そこで上記研究の発表を行うとともに、倍数性を示す魚類、半倍数制を示す社会性昆虫の進化などとのアナロジーについて活発な議論を行った。

海産大形藻類の世代交代様式(生活環)の進化に関する基本理論を構築することが本研究の目的である。それに基づき、平成24年度は、大型藻類に見られる、一倍体の藻体が大型化して二倍体が小型化する種と、二倍体の藻体が大型化して一倍体が小型化する種のパターンを説明する仮説の中の一つで、その生理生態学的な特徴に着目したNutrient Saving Hypothesisの数理モデルによる理解と、その仮説が単細胞藻類から多細胞藻類にどこまで拡張が可能なのかに関しての理論的研究を行った。その研究を行うにあたり、およそ半年間カナダKingstonにあるQueen's Universityに滞在し、そこのTroy Day教授と上記研究の共同研究を行った。そこでは、過去に酵母菌を用いて行われた競合実験のシステムを念頭におき、細胞分裂により増殖する単細胞生物の生活史を想定し、細胞の成長速度が栄養塩取り込み効率に依存する、栄養塩取り込み効率が細胞の表面積と周囲の栄養塩濃度に依存する、サイズ依存的な死亡が起こる、細胞分裂は細胞サイズが初期サイズの二倍に到達した時に起こる、という仮定の下でhaploid細胞とdiploid細胞の内的自然増加率を調べた。さらに、haploid細胞とdiploid細胞間の栄養塩の奪い合いを通した競合実験を、個体群動態モデルにより再現した。数理モデルを解析したところ、Nutrient Saving Hypothesisは実験室環境において部分的に観察されうるが、自然環境での動態は環境の栄養状態には依存しない可能性があることが明らかになった。現在これらの業績について論文執筆中である。また、現時点までの研究の進展を2013年3月に日本藻類学会37回大会、および日本生態学会第60回大会で発表した。さらに日本生態学会第60回大会(2013年3月、静岡)にて、シンポジウム「ゲノム量変化を伴うcomplex life cycleの適応と進化」を企画し、そこで上記研究の発表を行うとともに、倍数性を示す魚類、半倍数制を示す社会性昆虫の進化などとのアナロジーについて活発な議論を行った。