バイオメカニクスに基づく凹凸形態型腕足動物の初期進化

基于生物力学的凹凸形态腕足动物的早期进化

基本信息

批准号：
24840018
负责人：
椎野勇太
金额：
$ 1.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-08-31 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

古生代の海洋底で大繁栄を遂げた無脊椎動物の腕足動物は，周辺に生じた水流に身を任せて受動的に殻の内側へ水を引き込み，採餌や呼吸を行っていた．中でも凹凸形態型腕足動物プロダクタス類は，凸状に膨らんだ腹殻を底面に向けて海底に寝そべり，あらゆる方向から水を循環させることができる適応形態であることがわかっている．受動的な水流形成のためには，堆積物上に反り立つ殻前縁部の開口部と，底面付近に位置する耳開口部の間に生じる圧力差に依存する．まるで煙突様の機能によって生み出されるこの圧力差は，海底に寝そべる姿勢によって大きく変化してしまう．したがって，前縁部と耳を形づくる殻の縁辺部は，個体まわりの微妙な環境に応じて機能不全を起こさないような流体力学的特性を維持させなくてはならない．どのような経緯でこの機能性が誕生したのかを明らかにするために，凹凸形態種の祖先にあたるストロフォメナ類レプターナの形と流れの関係を流体力学的に検討した．流水装置と中空殻模型を用いた流水実験の結果，レプターナの殻形態は，プロダクタス類で再現された受動的水流の形成機能と同様の役割を備えていたことがわかった．しかし流速が高くなると，堆積物上に反り立つような前縁部が大きな抵抗を生み，殻模型がひっくり返ってしまった．姿勢がひっくり返った凹凸形態種は，縁辺部が堆積物に突き刺さり，窒息して死亡するだろう．つまりレプターナの殻形態は，生息姿勢が不安定になってしまうジレンマを抱えながら，煙突様の水流形成機能を備えるように進化したと考えられる．本研究によって，絶滅生物の初期進化を「形の機能化」から説明する兆しが見えてきた．機能化と多様性の関係をより深く理解するためには，殻の形づくりに秘められた可塑性が鍵を握るかもしれない．さらなる標本調査や形態解析の進展が必要である．

在古生代海底蓬勃发展的无脊椎动物腕足动物被动地将水拉到贝壳中，觅食和呼吸，使它们周围形成的水流。其中，众所周知，形态上不平衡的腕足制品是自适应形式，可以使凸起的肚皮壳躺在海床上，其凸凸凸出的腹部壳面向底部，从而使水从任何方向循环。被动水流的形成取决于在壳上弯曲在沉积物上的壳前缘的开口与位于底部附近的耳塞之间发生的压力差。这种由类似烟囱的功能产生的压力差，取决于躺在海床上的姿势。因此，塑造耳朵的壳的前缘和边缘必须保持流体动力学特性，这些特性不会根据个人周围微妙的环境而导致功能障碍。为了阐明这种功能是如何诞生的，我们研究了肌肉丙曲曲霉的形状和流动之间的关系，肌肉丙曲曲曲曲霉（它是形态学不平衡物种的祖先）进行了流体动力学检查。使用流水设备和空心壳模型的流水实验的结果表明，Reptana的壳形态与形成在产品中复制的被动水流的功能相似。但是，随着流速的增加，沉积物上的前缘产生了较大的电阻，从而导致壳模型翻转。具有倒置姿势的形态学物种不平等可能会导致边缘伸入沉积物并引起窒息和死亡。换句话说，人们认为，尽管不稳定的栖息地存在困境，但雷普塔纳的壳形式已经演变为具有烟囱样的水流形成功能。这项研究表明，可以通过“形式的功能化”来解释灭绝生物的早期演变。隐藏在外壳塑造中的可塑性可能是对功能化和多样性之间关系的更深入了解的关键。需要在样本调查和形态学分析中进一步进展。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

漂泳生か遊泳性底生か―ハイポディクラノタス問題

漂流还是游泳底栖？ - Hypodiculanotus 问题

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Yamazaki;A. Miyazaki;T. Suehara;T. Namba;S. Asai;T. Kobayashi;H. Saito;Y. Tatematsu;I. Ogawa;and T. Idehara;宮崎彬，山崎高幸，末原大幹，難波俊雄浅井祥仁，小林富雄，斎藤晴雄，立松芳典，小川勇，出原敏孝;椎野勇太・桑水流理・鈴木雄太郎・大野悟志・増田智洋
通讯作者：
椎野勇太・桑水流理・鈴木雄太郎・大野悟志・増田智洋

絶滅腕足動物―機能を追及した奇妙なデザイン

灭绝的腕足动物：追求功能的奇怪设计

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Yamazaki;A. Miyazaki;T. Suehara;T. Namba;S. Asai;T. Kobayashi;H. Saito;Y. Tatematsu;I. Ogawa;and T. Idehara;宮崎彬，山崎高幸，末原大幹，難波俊雄浅井祥仁，小林富雄，斎藤晴雄，立松芳典，小川勇，出原敏孝;椎野勇太・桑水流理・鈴木雄太郎・大野悟志・増田智洋;椎野勇太
通讯作者：
椎野勇太

Stealth effect of red shell in Laqueus rubellus (Brachiopoda, Terebratulida) on the sea bottom: An evolutionary insight into the prey-predator interaction

Laqueus rubellus（腕足纲，Terebratulida）红壳对海底的隐形效应：对猎物与捕食者相互作用的进化洞察

DOI：
10.5402/2012/692517
发表时间：
2012
期刊：
ISRN Zoology
影响因子：
0
作者：
Shiino;Y. and Kitazawa;K.
通讯作者：
K.

『東大古生物学－化石からみる生命史』（第3章、第4章、第11章、第12章の執筆を担当）

《东京大学古生物学——从化石看生命的历史》（负责撰写第3、4、11、12章）

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
A. Miyazaki;T. Yamazaki;T. Suehara;T. Namba;S. Asai;T. Kobayashi;H. Saito;Y. Tatematsu;I. Ogawa;and T. Idehara;佐々木猛智・伊藤泰弘
通讯作者：
佐々木猛智・伊藤泰弘