性の生理メカニズムと環境応答進化を統合する数理的研究

整合性生理机制与环境反应演化的数学研究

基本信息

批准号：
19K06838
负责人：
山口幸
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Woman's Christian University (2020-2022)Nara Women's University (2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

多様な動物の性分化や性決定に関する内分泌学・生理学・分子生物学的な機構が急速に明らかになってきている。他方でその究極要因については、環境が適応度に与える影響の性差に注目した研究がなされてきた。本研究では、遺伝子ネットワークや発生的・生理的メカニズムを考慮したモデルの上に、自然淘汰や性淘汰が働くとき、どのような形質や環境応答が進化するかを探索するのが目的である。今年度は、主に２つのテーマに取り組んだ。(1)共同研究者の巌佐庸氏（九州大学名誉教授）がProceedings of The Royal Society BからThe annual Darwin reviewへの招待を受けて、山口と巌佐がこれまで発表してきた共著論文の内容およびそれに関連する研究を紹介した。「海洋動物の多様な性表現の理論的研究」というタイトルで、多様な性システムを理解するためのゲーム理論を使用した研究をまとめ、このような手法は一般的なパターンを理解するのに重要であるが、特定のケースに向けたモデルの改良には制約を支配する至近要因を考慮する必要があり、そのためには生理学的、エピジェネティクス、分子分析から得られる情報が必要であると主張した (Iwasa & Yamaguchi, 2023)。(2)ワムシとミジンコでは好適な環境条件下では無性生殖が行われ、効率よく増殖する。しかし、生育に不敵な環境が予測されると有性個体が出現し、それらが交尾して耐久卵を算出する。生殖の切り替えが起こる条件について、bed-hedging理論に基づくモデルの解析を進めているが、計算上困難な部分の解決には至らなかった。しかし、研究会「生物リズム若手研究者の集い2022」に参加し、ミジンコの性決定に関する実験的研究についての情報を収集することができたため、今後はそれを用いたモデルの改良を進める予定である。

各种动物性分化和性别决定所涉及的内分泌、生理和分子生物学机制正在迅速变得清晰。另一方面，关于最终原因，研究主要集中在环境对健身影响的性别差异上。本研究的目的是基于考虑基因网络以及发育和生理机制的模型，探索自然选择和性选择运作时会进化出什么样的性状和环境反应。今年，我们主要做了两个主题。（1）共同研究员岩佐恒（九州大学名誉教授）收到英国皇家学会学报B的邀请，介绍了参与年度达尔文综述的相关研究。标题“海洋动物多样化性表达的理论研究”总结了使用博弈论来理解不同性系统的研究，并认为这种方法对于理解一般模式很重要，但是，他们认为针对特定情况的模型的细化需要考虑。控制约束的直接因素，这需要来自生理、表观遗传学和分子分析的信息（Iwasa & Yamaguchi，2023）。（2）在适宜的环境条件下，轮虫和水蚤进行无性繁殖，高效繁殖。然而，当预测到不利于生长的环境时，有性个体就会出现，它们交配以产生耐用的卵。我们目前正在分析一个基于床对冲理论的模型，该模型涉及生殖转换发生的条件，但我们尚未能够解决计算上困难的部分。不过，我们参加了“生物节律青年研究者聚会2022”研究小组，能够收集有关水蚤性别决定实验研究的信息，因此我们计划在未来利用这些信息来改进模型。