プラナリアとナメクジウオを用いた脳の形態進化と分子進化との連関の解析

利用涡虫和文昌鱼分析大脑形态进化与分子进化的关系

基本信息

批准号：
08257220
负责人：
阿形清和
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Himeji Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08257220/
关键词：
プラナリア脳進化頭部形態形成遺伝子ナメクジウオ

项目摘要

本研究では、プラナリアとナメクジウオを用いて脳の進化を形態的および分子進化的に考察することを目的として行った。本年度の成果は、プラナリアの集中神経系の構造が、脊椎動物の神経板期胚に出現する一次神経系の構造に酷似していることを分子マーカーを用いて明らかにするとともに、さらに、それらが形態的に酷似しているだけではなく、遺伝子プログラム的にも相同といって良いことを明らかにした。具体的には、プラナリアより、Otx-A, Ota-B, Otpといった脊椎動物の中枢神経系の形成に関連することが知られている遺伝子をクローン化することに成功し、その全長構造を明らかにし、プラナリアにおいてそれらの脳形成関連遺伝子がすでに存在していることを示した。さらに、それらの遺伝子の発現パターンをwhole mount in situ hybridizationによって解析し、それらの遺伝子がプラナリアの脳で発現し、かつ、その3種の遺伝子が脳内の部域に応じた発現の住みわけがおきていることを明らかにした。これらの事実は、これらの遺伝子が、プラナリアに存在するだけでなく、すでに脳のパターン形成に関与していることを示していると考えられる。また、一連のこれらの研究は、複雑な脊椎動物の脳を分子レベルで理解するにあたり、プラナリアを基本に脳の形成の基本プログラムを理解し、その上に、脊椎動物の脳を進化させるためにリクルートされた遺伝子を明らかにするという新しい脳研究の道を開いたと考えられる。さらに、本研究では、プラナリアの進化的な位置を明らかにするために、プラナリアよりEF-1およびEF-2遺伝子をクローン化し全長構造の決定を行い、分子系統樹の作成した。その結果、両遺伝子とも、プラナリアが先口動物と後口動物が分岐する以前に位置することが確かめられ、プラナリアを基本に脊椎動物の脳の進化を論じても、何ら的はずれでないことも確かめた。

这项研究的目的是利用涡虫和文昌鱼从形态学和分子进化的角度研究大脑的进化。今年的研究结果显示，利用分子标记，涡虫的中枢神经系统的结构与脊椎动物神经板阶段胚胎中出现的初级神经系统的结构非常相似，而且还表明它们不仅是它们在形态上非常相似，但在遗传程序上也同源。具体来说，我们成功地从涡虫中克隆了已知参与脊椎动物中枢神经系统形成的基因，例如 Otx-A、Ota-B 和 Otp，并揭示了它们的全长结构并证明了这些基因。涡虫中已经存在与大脑形成相关的基因。此外，我们通过整体原位杂交分析了这些基因的表达模式，发现这些基因在涡虫大脑中表达，并且这三个基因的表达根据大脑区域的不同而有所不同。正在发生。这些事实似乎表明这些基因不仅存在于涡虫中，而且已经参与了大脑模式的形成。此外，一系列的这些研究将帮助我们在分子水平上了解脊椎动物的复杂大脑，通过了解涡虫的大脑形成的基本程序，并在此基础上开发涡虫的大脑系统，这将有助于我们人们认为这项工作为大脑研究开辟了一条新的道路，揭示了所招募的基因。此外，在本研究中，为了阐明涡虫的进化地位，我们克隆了涡虫的EF-1和EF-2基因，确定了它们的全长结构，并创建了分子系统发育树。结果证实了这两个基因都位于原口动物和后口动物分化之前的涡虫身上，也证实了以涡虫为基础来讨论脊椎动物大脑的进化并没有什么错。