美濃川 拓哉

本申請の研究は、進化研究上重要な意義があるにもかかわらず、研究の進んでいない箒虫（ホウキムシ）動物を実験動物化し、その進化発生学研究を立ち上げることを目標としている。 ホウキムシ類は２属１１種からなる小さな動物群である。近年の分子系統解析によって、箒虫動物は旧口動物のなかでも冠輪動物に属すると位置付けられたが、個体発生上の形質には旧口動物的特徴に加えて、新口動物との類縁性を示唆する形質が数多く見られる。たとえば、卵割、初期割球の調節能、原腸陥入様式、中胚葉形成様式、幼生（アクチノトロカ幼生）の体腔構成において、新口動物（特に水腔動物）との類似性が示唆されている（異論も多い）。旧口動物であるホウキムシ類が有する新口動物的な発生学的特徴は、収斂進化により獲得されたものである可能性が高い。それゆえ、形態や発生機構の収斂を研究するための好適な対象であり、後生動物進化のより深い理解に貢献する可能性がある。しかしながら、これまでのホウキムシ発生学の成果の多くは個体発生過程の記載が中心であり、しかもその数は少ない。特に細胞分化や形態形成のメカニズムとその進化についてはほとんど何もわかっていない。 私のホウキムシ研究の究極目標は、ホウキムシの進化発生生物学を立ち上げることにある。本申請の研究はその基盤となるホウキムシの実験動物化を目指している。フィールド調査による幼生および成体の生活史のさらなる理解に加え、海洋から採集した浮遊幼生の実験室内飼育技術を開発し、実験室内で全生活史を全うさせる完全実験動物化を目指す。申請者は青森県陸奥湾でのプランクトンネット採集で複数種類の幼生を頻繁に得ており、これらをもちいて予備飼育実験を進めている。これまでに一部の幼生を成体まで発生させることに成功した。幼生を実験室内で性成熟した成体まで飼育し、次世代を得ることができれば、進化発生学上極めて興味深い動物が現代的生物学の俎上に載ることになる。

半索動物ギボシムシの神経発生過程を詳細に研究し、その知見をウニ類などの他の新口動物と比較することによって、神経発生メカニズムの進化機構を明らかにする。

半索動物ギボシムシの筋肉構成分子のレパートリーを解析し、その結果を原始的棘皮動物トリノアシを含む他の新口動物と比較することによって、筋肉構成分子の進化機構を明らかにする。

直接発生型ウニ・ヨツアナカシパンの発生調節遺伝子のネットワークを研究することで、間接発生型（祖先型）ウニからどのようにして直接発生型発生様式が進化したのかを解明する。

原始的棘皮動物トリノアシの個体発生過程を詳細に研究し、その知見をウニ類などの他の棘皮動物と比較することによって、発生メカニズムの進化機構を明らかにする。

典型的な発生をするウニ（間接発生型ウニ）から比較的最近進化した直接発生型ウニの発生遺伝子ネットワークを研究することで、発生メカニズムの進化につながったゲノムの変化を解明する。