Revealing evolutionary process of animal adaptation into dark environments: an approach based on sensory organs of fossilized insects

動物の感覚器官はあらゆる環境情報を探知する極めて重要な役割を担っている．中でも昆虫の感覚器官は，微小なサイズ・神経細胞数によって強い制約を受けている一方で，非常に優れた情報処理能力を有している．そのため昆虫の感覚器官は，彼らの動物界最大の種多様性や4億年以上に及ぶ長い進化史を支えてきた重要な進化的発明のひとつと考えられる．本研究では，化石化した昆虫の微小感覚器官の詳細な解析手法を確立し，億年スケールでの昆虫感覚システムの進化や生態学的多様性を解明すること，そして陸域に普遍的に存在したと考えられる暗闇環境への適応史のモデルとして化石昆虫を提示することを目的としている．今年度は，1）国外化石産地からの遠隔標本入手，2）国外博物館での標本観察・借用，3）琥珀内昆虫化石の詳細な観察のためのオルソ薄片法開発，4）破壊型トモグラフィーを用いた岩石内昆虫化石の可視化を行った．1）では，国外の現地協力者を介して，本研究に活用できる多数の昆虫化石を収集した．2）に関して，8月にアメリカ自然史博物館を2週間訪問し，多数の昆虫化石標本を観察・撮影した．また，本研究に活用可能な複数の標本を借り受けた．これらの標本は全て苫小牧市テクノセンターでCT撮影済みであり，一部は薄片化および高倍率観察も実施済みである．3）について，北大理学研究院薄片技術室の協力を得て，一度観察した薄片を90度回転させて再度薄片化することに成功した．これにより琥珀内に保存された昆虫触角のほぼ全面がサブミクロンスケールで観察可能になった．4）について，所属研究室が所有する破壊型トモグラフィー装置を用いて，岩石埋没部に存在する昆虫器官の三次元的な高解像可視化（0.1 x 0.1 x 0.5 μm）に成功した．これにより化石を岩石から取り出す際に容易に破損してしまう昆虫化石の微小な構造を精細に観察できるようになった．

動物の感覚器官はあらゆる環境情報を探知する極めて重要な役割を担っている．中でも昆虫の感覚器官は，微小なサイズ・神経細胞数によって強い制約を受けている一方で，非常に優れた情報処理能力を有している．そのため昆虫の感覚器官は，彼らの動物界最大の種多様性や4億年以上に及ぶ長い進化史を支えてきた重要な進化的発明のひとつと考えられる．本研究では，化石化した昆虫の微小感覚器官の詳細な解析手法を確立し，億年スケールでの昆虫感覚システムの進化や生態学的多様性を解明すること，そして陸域に普遍的に存在したと考えられる暗闇環境への適応史のモデルとして化石昆虫を提示することを目的としている．今年度は，1）国外化石産地からの遠隔標本入手，2）国外博物館での標本観察・借用，3）琥珀内昆虫化石の詳細な観察のためのオルソ薄片法開発，4）破壊型トモグラフィーを用いた岩石内昆虫化石の可視化を行った．1）では，国外の現地協力者を介して，本研究に活用できる多数の昆虫化石を収集した．2）に関して，8月にアメリカ自然史博物館を2週間訪問し，多数の昆虫化石標本を観察・撮影した．また，本研究に活用可能な複数の標本を借り受けた．これらの標本は全て苫小牧市テクノセンターでCT撮影済みであり，一部は薄片化および高倍率観察も実施済みである．3）について，北大理学研究院薄片技術室の協力を得て，一度観察した薄片を90度回転させて再度薄片化することに成功した．これにより琥珀内に保存された昆虫触角のほぼ全面がサブミクロンスケールで観察可能になった．4）について，所属研究室が所有する破壊型トモグラフィー装置を用いて，岩石埋没部に存在する昆虫器官の三次元的な高解像可視化（0.1 x 0.1 x 0.5 μm）に成功した．これにより化石を岩石から取り出す際に容易に破損してしまう昆虫化石の微小な構造を精細に観察できるようになった．