円口類ヤツメウナギの神経進化発生学的研究による脊椎動物中脳の進化的起源の解明

通过环口七鳃鳗的神经进化和胚胎学研究阐明脊椎动物中脑的进化起源

• 批准号: 13J00621
• 负责人: 鈴木 大地
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00621/
• 关键词: 進化発生学; ヤツメウナギ; 中脳; 外眼筋; 進化; 神経発生

目的 : 本研究は、脊椎動物の中脳の進化的起源を、進化発生学的に解明することを目的としている。そこで祖先的な形質を保存しているヤツメウナギの脳発生について、神経構造や分子的な発生メカニズムの解析を試みた。以下に本年度の主な結果について記述する。1. 神経構造解析：幼生期および成体の脳を露出させ、神経ラベリングを行う実験系を確立した。その結果、幼生期では視蓋ニューロンの分化が未熟であり、視覚入力ではなく聴側線・体性感覚入力が優占していることが明らかとなった。2. 遺伝子発現解析：GABA作動性ニューロンのマーカー遺伝子Slc32の遺伝子発現解析を行ったところ発生期中脳では発現していなかったのに対し、アンモシーテス幼生期・変態期・成体の視蓋でVGLUTとSlc32の発現が見られた。この結果は、中脳視蓋において幼生期からGABA作動性ニューロンの分化が始まっていることを示している。3. 外眼筋の発生メカニズムの解析：視覚系における重要な要素である外眼筋の発生メカニズムについて解析を行ったところ、基本的な外眼筋発生メカニズムはヤツメウナギでも保存されており、脊椎動物の共通祖先ですでに獲得されていることがわかった。またヤツメウナギにおいては、外眼筋の分化は幼生期・変態期を通じて長い期間で行われることがわかった。これらの結果から、変態期において中脳構造は大規模に改変されるものの、既に幼生期には、中脳構造の改変が始まっていることが明らかとなった。これは「ヤツメウナギは発生期と変態期で2段階の中脳発生をする」という当初の想定と異なっている。実際のヤツメウナギの中脳発生は、少なくとも発生期、幼生期（成長過程）、変態期と多段階的に起きている可能性があることを示唆している。

目的：本研究的目的是从进化发育的角度阐明脊椎动物中脑的进化起源。因此，我们试图分析保留祖先特征的七鳃鳗大脑发育的神经结构和分子发育机制。现将今年的主要成果介绍如下。 1.神经结构分析：我们建立了一个实验系统来暴露幼虫和成虫的大脑并进行神经标记。结果表明，幼虫阶段顶盖神经元分化不成熟，听觉侧线和体感输入占主导地位，而不是视觉输入。 2.基因表达分析：GABA能神经元标记基因Slc32的基因表达分析显示，其在发育中脑中不表达，而VGLUT和Slc32在Amm cells幼虫期、变态期和成体期的视顶盖中表达。被观察到。这些结果表明 GABA 能神经元从幼虫阶段开始在中脑视顶盖中分化。 3.眼外肌发育机制分析：对视觉系统中重要元素眼外肌的发育机制进行分析，发现七鳃鳗眼外肌发育的基本机制是保守的，并且在脊椎动物中也存在这种机制。发现它已经在共同祖先中获得了。此外，在七鳃鳗中，我们发现眼外肌的分化发生在整个幼虫和变态阶段的很长一段时间内。这些结果表明，尽管中脑结构在变态过程中发生了广泛的改变，但中脑结构的改变在幼虫阶段就已经开始了。这与最初的假设不同，即七鳃鳗经历两个中脑发育阶段：发育阶段和变态阶段。这表明七鳃鳗的实际中脑发育可能发生在多个阶段，至少包括发育阶段、幼虫阶段（生长过程）和变态阶段。

项目成果

脊椎動物の視覚系の進化

脊椎动物视觉系统的进化

• 发表时间: 2015
• 期刊: 生体の科学
• 作者: 鈴木 大地;和田 洋
• 通讯作者: 和田 洋

Beyond the dichotomy of individual and kind: The persistently reproducible module (PRM) theory of homology

超越个体与种类的二分法：同源性的持久可再生模块（PRM）理论

• 发表时间: 2015
• 作者: Daichi G. Suzuki;Senji Tanaka
• 通讯作者: Senji Tanaka

Comparative morphology and development of extra-ocular muscles in the lamprey and gnathostomes reveal the ancestral state and developmental patterns of the vertebrate head.

• DOI: 10.1186/s40851-016-0046-3
• 发表时间: 2016
• 期刊: Zoological letters
• 影响因子: 2.7
• 作者: Suzuki DG;Fukumoto Y;Yoshimura M;Yamazaki Y;Kosaka J;Kuratani S;Wada H
• 通讯作者: Wada H

Expression patterns of Eph genes in the “dual visual development” of the lamprey and their significance in the evolution of vision in vertebrates

七鳃鳗“双重视觉发育”中Eph基因的表达模式及其在脊椎动物视觉进化中的意义

• DOI: 10.1111/ede.12119
• 发表时间: 2015
• 期刊: Evolution & Development
• 影响因子: 2.9
• 作者: Daichi G. Suzuki;Yasunori Murakami;Yuji Yamazaki;Hiroshi Wada
• 通讯作者: Hiroshi Wada

A comparative examination of neural circuit and brain patterning between the lamprey and amphioxus reveals the evolutionary origin of the vertebrate visual center

对七鳃鳗和文昌鱼之间的神经回路和大脑模式的比较检查揭示了脊椎动物视觉中枢的进化起源

• DOI: 10.1002/cne.23679
• 发表时间: 2015
• 期刊: Journal of Comparative Neurology
• 影响因子: 2.5
• 作者: Daichi G. Suzuki;Yasunori Murakami;Hector Escriva;Hiroshi Wada
• 通讯作者: Hiroshi Wada