魚類正中ヒレの進化発生学で新規器官獲得の機構を紐解く

通过鱼类中鳍的进化胚胎学揭示新器官获得的机制

• 批准号: 22K06232
• 负责人: 阿部 玄武
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06232/
• 关键词: ヒレ発生; Twin-tail形態; 四肢発生; 新奇形質; 進化発生学; 正中ヒレ; 器官獲得; Twin-tail; 脊椎動物付属肢進化

新たな器官構造の獲得は、大規模な形態進化として古くから興味を持たれる進化発生学の大テーマである。しかしこれまでは系統的に遠い動物で起こった現象で限られた範囲の比較を示す研究が多く、具体的な進化発生メカニズムの理解には至っていない。そこで本研究では、真骨魚の正中線で起こった有対化尾ヒレや第一背ヒレなど、新たなヒレ構造(付加的ヒレ構造)を獲得する形態進化に着目する。硬骨魚の各正中ヒレは、仔魚期にみられる正中膜ヒレ(MFF: Median Fin Fold)の退縮過程で現れてくる。特に正中ヒレ原基（ヒレ芽）は、退縮前のMFFの中に、prdm16発現として可視化される。令和4年度には、主にMFFに異常が起こる変異体dflにおける正中ヒレ芽の解析と、twin-tailゼブラの有対化尾ヒレの解析を行った。まず、dfl変異体に関しては、背ヒレ発生におけるprdm16-TG発現細胞の動態と形成される骨格の観察を行った。その結果、dfl変異体で異常になったMFFの中でも、野生型と変わらない時期からprdm16-TG発現細胞が確認された。またdfl変異体は、正常に近い背ヒレを形成した。したがって、ヒレ芽間葉系細胞はMFFの初期機能とは独立に誘導されることが明らかになった。一方、有対化尾ヒレを使ったヒレ発生ユニットの解析に関しては、有対化する尾ヒレで筋骨格系がどのように変化するのかを解析した。正常な尾ヒレは、ヒレ骨格の左右に筋肉が入る。しかし有対尾ヒレは、それらの左右の筋肉に相同な外側の筋肉だけでなく、有対化した尾ヒレ骨格の間に異所的な筋肉が確認された。この異所的な筋肉の由来を調べるために、現在発生を遡って異所的な組織構造がどのように存在するのかを観察している。

获得新器官结构是进化胚胎学的主要主题，长期以来一直对大规模的形态进化感兴趣。但是，到目前为止，许多研究表明，在遥远动物中发生的现象的比较范围有限，尚未了解特定的进化发展机制。因此，这项研究的重点是形态演化，该形态进化获得了新的鳍结构（附加的鳍结构），例如共价尾鳍和真正的骨鱼中线发生的第一个背鳍。在幼虫时期看到的中位膜鳍（MFF）回归期间，静脉鱼的每个中位数出现。特别是，缩回前的MFF中的PRDM16表达中位数中值（Fin Buds）被认为是PRDM16的表达。在2022年，我们分析了突变DFL中的中间鳍芽，该突变体芽主要引起MFF异常，而双尾斑马的垂直尾鳍。首先，关于DFL突变体，我们观察到在背鳍发育过程中表达PRDM16-TG的细胞的动力学和形成的骨架。结果，在DFL突变体中异常的MFF中，从与野生型不同的时期确认了表达PRDM16-TG的细胞。 DFL突变体还形成了几乎正常的背鳍。因此，据揭示了鳍间充质细胞是独立于MFF的初始功能诱导的。另一方面，关于使用底漆鳍的鳍片开发单元的分析，我们分析了肌肉骨骼系统如何变化启动尾鳍。正常的尾鳍在鳍骨架的两侧都有肌肉。然而，在配对的尾鳍之间，以及与左右肌肉同源的外部肌肉之间以及配对的尾鳍骨架之间的异位肌肉。为了研究这种异位肌肉的起源，我们目前正在研究异位组织结构的存在。

项目成果

細胞動態の記載から考える真骨魚類の新たな正中ヒレ形成モデル

基于细胞动力学的硬骨鱼中鳍形成的新模型

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮本知英;川上浩一;田村宏治;阿部玄武
• 通讯作者: 阿部玄武