情報提供
報道関係者 各位
鳥 取 大 学 医 学 部
令和４年５月１９日

魚類ヒレの進化的起源に関する 150 年来の定説を覆す
ー 新規仮説：ヒレは削り出しで作られるのではない！—
日頃より、鳥取大学医学部の教育・研究活動へのご理解・ご協力をいただき、誠にありがとうございます。
このたび、本学の生命科学科・発生生物学分野の阿部玄武准教授が、ヒレの進化的起源の新たな仮説を提案する重要な研究成果として、ヒレ突出の発生メカニズムの獲得が正中ヒレ進化のカギになったことを発見しましたのでお知らせします。
つきましては、取材についてご理解とご協力を賜りますようよろしくお願い申し上げます。
【概 要】
魚の正中ヒレ(背ヒレ・尻ヒレ・尾ヒレ)は多様な生態に関わる重要な器官です。正中ヒレの発生・進化の過程は、いくつかの仮説が提唱されていたにも関わらず明らかにされていませんでした。鳥取大学医学部生命科学科・発生生物学の阿部玄武准教授（本年 3 月まで東北大学
大学院生命科学研究科助教）らのグループが国立遺伝学研究所の川上浩一教授との共同研究を行い、背ヒレがどのように発生するのかを、熱帯魚ゼブラフィッシュを用いて分子・細胞レベルで解析しました。この結果、発生初期に作り出される一続きの膜ヒレとは独立な「背ヒレを作る細胞の出現と増殖」により背ヒレが形成されることが明らかになりました。これは同時に、祖先の持つ一続きのヒレから「削り出された」のではなく「膜ヒレとは独立な細胞が出現・増殖する発生メカニズム」が新たに生じたことで正中ヒレが獲得されたことも示唆し、ヒレの進化的起源の新たな仮説を提案する重要な報告になります。
本研究結果は、令和 4 年 5 月 7 日付で Scientific Reports 誌に掲載されました。
また、本研究は、文部科学省科学研究費補助金および笹川科学研究助成の支援を受けて行われました。
研究の詳細については別紙をご覧ください。
【研究について】
鳥取大学 医学部 生命科学科
機能形態学講座 発生生物学分野
准教授 阿部 玄武（あべ げんぶ）
TEL：0859-38-6233
E-mail：gembu.abe@tottori-u.ac.jp【取材について】
鳥取大学米子地区事務部総務課広報係
TEL：0859-38-7037
FAX：0859-38-7029
E-mail: me-kouhou@adm.tottori-u.ac.jp

【別 紙】

⿂類ヒレの進化的起源に関する 150 年来の定説を覆す―新規仮説：ヒレは削り出しで作られるのではない！―【発表のポイント】〇⿂は発⽣初期に⼀枚の膜ヒレを作り出し、成⻑が進むとこれが正中ヒレ（背ヒレ・尻ヒレ・尾ヒレ）へ置き換わります。
〇正中ヒレは膜ヒレからの「削り出し」で形成されると古くから考えられてきましたが、本研究での分⼦・細胞レベルの実験から、膜ヒレとは独⽴した「ヒレを作る細胞の出現と増殖」により正中ヒレが形成されることが明らかになりました。
〇この結果は、進化の過程においても、ヒレ突出の発⽣メカニズムが新たに⽣じたことで、正中ヒレが獲得されたことを⽰唆します。
【概要】
⿂の正中ヒレ(背ヒレ・尻ヒレ・尾ヒレ)は多様な⽣態に関わる重要な器官です。
正中ヒレの発⽣・進化の過程は、いくつかの仮説が提唱されていたにも関わらず明らかにされていませんでした。⿃取⼤学医学部⽣命科学科・発⽣⽣物学の阿部⽞武准教授（本年 3 ⽉まで東北⼤学⼤学院⽣命科学研究科助教）
・東北⼤学⼤学院⽣命科学研究科学⽣らのグループが、国⽴遺伝学研究所の川上浩⼀教授との共同研究を⾏い、背ヒレがどのように発⽣するのかを、熱帯⿂ゼブラフィッシュを⽤いて分⼦・細胞レベルで解析しました。この結果、発⽣初期に作り出される⼀続きの膜ヒレとは独⽴な「背ヒレを作る細胞の出現と増殖」により背ヒレが形成されることが明らかになりました。これは同時に、祖先の持つ⼀続きのヒレから「削り出された」のではなく「膜ヒレとは独⽴な細胞が出現・増殖する発⽣メカニズム」が新たに⽣じたことで正中ヒレが獲得されたことも⽰唆し、ヒレの進化的起源の新たな仮説を提案する重要な報告になります。本研究結果は、5 ⽉ 7⽇付で Scientific Reports 誌に掲載されました。本研究は、⽂部科学省科学研究費補助⾦および笹川科学研究助成の⽀援を受けて⾏われました。
【詳細な説明】
現在⾒られる⿂類の正中ヒレ（注１）は、背ヒレ・尾ヒレ・尻ヒレと、それぞれが分離・独⽴した形態を持ちます。⿂の発⽣過程では、発⽣初期に作られる⼀続きの膜ヒレが正中ヒレへ置き換わることが知られております。また、正中ヒレの進化的起源に関して、これまで MFF 仮説（Median Fin Fold hypothesis）と呼ばれる仮説が⽀持されてきました。この仮説では分離した正中ヒレの獲得過程を、「祖先動物の膜ヒレの⼀部が退縮することで、残った部分が正中ヒレとなった」とする「削り出し」を仮定しております。これは、現⽣⿂類の発⽣過程で、⼀続きの膜ヒレから特定部位の退縮によって正中ヒレが作り出される、という形態学的記載を根拠としています。ただし、現⽣の⿂類の膜ヒレから正中ヒレへ置き換わる過程は、分⼦・細胞レベルの解析が⼗分ではありませんでした。
そこで私たちは、膜ヒレから正中ヒレへ置き換わる過程を、熱帯⿂ゼブラフィッシュを⽤いて分⼦・細胞レベルで解析し仮説を検証しました。まず私たちは、詳細な形態観察と細胞レベルの解析により、膜ヒレの退縮が正中ヒレ（特に背ヒレ）原基（注２）の出現の後に起こることを⽰しました。起こる順番が逆だったことから、膜ヒレの退縮が背ヒレ原基の出現に役割を果たしていないことがわかります。またこの膜ヒレの退縮は、体の成⻑に付随して起こっている、受動的な過程であることも⽰しました。⼀⽅、背ヒレ原基の形成は、特定の遺伝⼦発現を持つ間葉系細胞集団の出現と、その細胞の増殖によって起こることを⾒出しました。これらの結果から、ゼブラフィッシュの正中ヒレは、発⽣初期に作られる膜ヒレとは独⽴した発⽣メカニズムによって形成される事が⽰唆されました。
本研究の成果をもとに私たちは、分離した個別の正中ヒレの進化には、新たなヒレ原基発⽣メカニズムの「つけ加え」が重要だった、という脊椎動物の付属肢進化の新しい仮説を提案しました。
本 研 究 は 、 ⽂ 部 科 学 省 科 学 研 究 費 補 助 ⾦ （ JP22K06232,JP22H02627,
JP21H05768,JP21H02463,JP21K19202,JP20H05024,JP20H04854,JP18H02446,
JP18K06239,JP16K18546）、⽂部科学省のゼブラフィッシュバイオリソース プ
ロジェクト（NBRP）（JP21km0210087）、および⽇本科学協会の笹川科学研究助
成による助成を受けて⾏われました。
【用語説明】(注 1)ヒレ：ヒレは、正中線上に 1 枚ずつある正中ヒレ（背ヒレ・尻ヒレ・尾ヒレなど）と体側に対となって存在する有対ヒレ（胸ヒレや腹ヒレ）の 2 種類に分けられる。正中ヒレは有対ヒレよりも先に獲得されたと考えられている。
(注 2)原基：器官が形成される初期の段階で、機能や形態が⼗分形成されていない状態の細胞群。

【図】

【論文題目】
題⽬：Developmental Independence of Median Fins From the larval Fin FoldRevises Their Evolutionary Origin
著者：Kazuhide Miyamoto, Koichi Kawakami, Koji Tamura, Gembu Abe＊（＊：責任著者）
雑誌：Scientific Reports
12, 7521 (2022)
DOI : 10.1038/s41598-022-11180-1