分子的・生理的機構と形質適応進化をつなぐ数理的研究

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これまでの行動生態学や生活史戦略の理論では、生態的・社会的環境に対する適応を自然淘汰で説明する際に、生理的制約や分子的／生理的機構を無視することが多かった。そこで本研究では、幅広い分類群を対象に、分子的／生理的機構を取り入れて、生態的、物理的、社会的環境の変化への適応的応答を理解する進化生態学の新しいパラダイム確立を目指す。対象として陸上動物や植物を含め、性に限らずより一般の形質を扱う。今年度は「淡水と海水を行き来する魚の浸透圧調節の塩類細胞の最適組成」について取り組んだ。淡水域と海水域を行き来する魚は、浸透圧調節が必要である。浸透圧調節に貢献する細胞は塩類細胞とよばれ、海水適応細胞、淡水適応細胞、可塑性細胞の３種類がある。淡水と海水を行き来するとき、それぞれの細胞数が変わるが、それには時間がかかる。また細胞を作り出すにも維持するにもコストがかかる。将来の環境変動の可能性を考慮しながら、全体のコストを最小化するよう３種類の細胞数を決めると考えて、ダイナミックプログラミングにより、この問題に迫った。この動的最適化による研究については、本科研費課題を執行する前に、予備的解析ですでに成果を得ており、Journal of Theoretical Biologyに2022年に掲載されている（Uchiyama, Iwasa, Yamaguchi 2022, 基盤C 19K06838）。浸透圧の内分泌調節として、成長ホルモン、コルチゾル、プロラクチンといった３つのホルモンが関わっている。この知見をUchiyama et al.(2022) のモデルに組み込むことで、内分泌調節と個体の環境応答をつなぐモデルに発展させるために、まずはこれらのホルモンの相互作用について文献調査を行った。その結果、実証的知見の不足している部分があるため、妥当な関数形の選択が今後の課題となることが判明した。