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。

新器官结构的获得是进化胚胎学的一个主要主题，长期以来，它作为大规模的形态进化而受到人们的关注。然而，迄今为止，大多数研究都集中在系统发育较远的动物中发生的现象，仅在有限范围内进行比较，并没有导致对具体进化机制的理解。因此，在这项研究中，我们重点关注硬骨鱼类的形态进化，这些鱼类获得了新的鳍结构（额外的鳍结构），例如发生在中线的成对尾鳍和第一背鳍。硬骨鱼的每个中鳍是在幼虫阶段看到的中鳍折叠（MFF）的退化过程中出现的。特别是，中鳍原基（鳍芽）在退化前在 MFF 中可视化为 prdm16 表达。 2020财年，我们分析了主要存在MFF异常的dfl突变体的中鳍芽，以及双尾斑马的成对尾鳍。首先，对于dfl突变体，我们观察了prdm16-TG表达细胞的动态以及背鳍发育过程中形成的骨架。结果，在dfl突变体的异常MFF中与野生型同时确认了表达prdm16-TG的细胞。 dfl 突变体还形成了接近正常的背鳍。因此，表明鳍芽间充质细胞的诱导与MFF的初始功能无关。另一方面，关于使用成对尾鳍的鳍生成单元的分析，我们分析了肌肉骨骼系统如何随着成对尾鳍而变化。正常的尾鳍鳍骨架两侧都有肌肉。然而，在成对的尾鳍中，不仅发现了与左右肌肉同源的外部肌肉，而且在成对的尾鳍骨骼之间还发现了异位肌肉。为了研究这种异位肌肉的起源，我们目前正在回顾发育并观察异位组织结构是如何存在的。

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