hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンポジット生体触媒の分子設計と進化工学

まず広津らは、イミダゾールグリセロールリン酸合成酵素およびアルギニノコハク酸合成酵素の精密立体構造にもとづき、分子内アンモニア輸送の機構の詳細を明らかにした。三浦らは、中鎖アシルCoAデヒドロゲナーゼの補酵素FADを,人工的なFADに置き換えることによって,新規な触媒能を持つ酵素を作製した。谷澤らは、銅アミン酸化酵素に含まれるビルトイン型補酵素の一種,トパキノンが銅イオン依存的に自動的に生成する過程を時間分割X線結晶解析により追跡し,その過程における活性部位の構造変化を明らかにした。堀池らは、カテコール環をextradiol型に開裂する非ヘム2価鉄依存性の酸素添加酵素の設計原理を解明するために、進化の道筋が異なる4つの酵素、BphC(KKS102)、XylE(Mpc)、Mpc(Tth1521)、LigABを比較研究し、2価鉄イオンの結合部位、2プロトンを引き抜くヒスチジン残基、プロトンを供給する水分子を固定する残基の存在など、共通したコンポジット構造が存在することを明らかにした。林らは、アスパラギン酸アミノ基転移酵素の触媒反応について三次元自由エネルギー解析によって反応進行にともなうプロトンの移動の駆動力と、それをもたらす構造的要因を明らかにした。さらにC4基質とC5基質についての触媒過程に大きな違いがあることを明らかにし,タンパク質と基質の結合について新たな知見を提供した。島田らは、ミトコンドリア内膜に存在する巨大たんぱく質複合体であるウシチトクロム酸化酵素について、HeLa細胞を宿主とした発現系を構築することに成功し、酸素の還元反応に依存して起こるプロトンポンプに必須のアミノ酸残基などを明らかにした。班会議の開催などによって研究グループ間の緊密な連携を図ることにより、コンポジット生体触媒の構造活性相関の解明、新しいコンポジット生体触媒の創出について、以下のような成果が得られた。虎谷らは、基質結合型および基質フリー型ジオールデヒドラターゼの結晶構造に基づき、B12補酵素のCo-C結合は、補酵素が基質不在下で酵素に結合することで顕著に活性化(不安定化)され、さらに基質結合により誘起される酵素のコンホメーション変化によりホモリシスの引き金が引かれることを明らかにした。谷澤らは、銅アミン酸化酵素におけるビルトイン型キノン補酵素トパキノンの生成機構を酵素の結晶構造に基づいて明らかにするとともに、アミン酸化の触媒反応機構を解析した。三浦らは、フラビンの8位メチル基を置換することによって酸化還元電位の変化した人工フラビンを合成し、これをアシルCoAデヒドロゲナーゼに導入することで、その基質特異性を改変した。堀池らは、非ヘム2価鉄に依存したカテコールジオキシゲナーゼ反応機構の詳細を明らかにした。林秀行らは、スフィンゴ脂質の生合成に関与するピリドキサル酵素セリンパルミトイルトランスフェラーゼの反応機構を明らかにした。広津らはセリンラセマーゼの結晶構造を解析し、セリンによって修飾されたユニークな活性中心構造を発見した。江崎らは、炭素-炭素二重結合を不斉還元する新規NADPH酵素を開発し、光学活性化合物の新しい生産法に道を開いた。林高史らは、非天然合成ヘムをアポミオグロビンに挿入することにより、新しい機能を持ったミオグロビンを作出することに成功した。プロトヘム側鎖プロピオン酸末端にフラビンを連結したフラボヘムを挿入した場合、電子供給源となるNADHと共存させることにより、酸素分子が還元的に活性化された。
胎児期メチル水銀曝露の臨床的慢性影響評価

環境物質による大規模な食中毒事件として、水俣病(メチル水銀曝露)が知られており、特に、胎児期に曝露された胎児性水俣病患者という存在は水俣病を伝える象徴として、国内のみならず、国外でもよく知られている。しかしながら、胎児性水俣病患者がどのような臨床経過をたどっているか、胎児性水俣病患者よりも曝露量は少ないが、胎児期に低中程度に曝露された住民がどのような認知機能の障害を呈しているかは明らかではない。今回の研究期間内で、50から60歳代になった胎児性患者の日常生活動作がこの10年間で急激に低下していること、また低中程度の曝露を受けた住民も高次脳機能への影響を受けていることが示唆された。昨今、メチル水銀低濃度曝露の胎児への影響が注目されているが、一貫したエビデンスは得られていない。食物連鎖により広範囲に曝露を受けた事例は水俣病しかないわけであるが、胎児性水俣病患者がどのような臨床経過を辿っているか、胎児性水俣病患者よりも曝露量は少ないけれども、低中程度に曝露された住民がどのような認知機能の障害を呈しているかは明らかになっていないのが現状である。我々は、胎児性水俣病の患者が多発した1950年1970年代に出生した住民を対象に、胎児期メチル水銀曝露と現在の認知機能の関連を評価する研究を実施し、低中濃度メチル水銀曝露がウェクスラー成人知能検査IIIの処理速度に悪影響を及ぼす可能性を示した。平成26年度は、その知見を受け、胎児期メチル水銀(低中濃度)曝露と現在の認知機能の関連の検討を行った。1950年1970年代に水俣地域で出生した住民18名を対象にした。今年度は、Rey-Osterrieth複雑図形検査、ウィスコンシンカード分類検査、神経学的微症状(Soft neurological sign)の検査を実施し、その結果を指標とした。また、質問票調査にて、基本情報(年齢・性など)、喫煙・飲酒歴、魚介類喫食歴について尋ねた。結果として、低中濃度にメチル水銀曝露された住民は、微細な神経学的な症状を呈す人が多く、Rey-Osterrieth複雑図形検査やウィスコンシンカード分類検査においても、一般集団に比べてみて結果が思わしくない人が多かった。今年度の知見を基に、論文を投稿している所である。昨今、メチル水銀曝露の胎児への影響が注目されている。その上で、我が国が経験した水俣病からは有益な知見を提供できると考えられるが、まだ得られている知見は少ない。その為、胎児性水俣病患者がどのような臨床経過を辿っているか、胎児性水俣病患者よりも曝露量は少ないけれども、低中程度に曝露された住民がどのような認知機能の障害を呈しているかを明らかにしていくため、平成27年度は、胎児性水俣病患者の臨床症状・所見の追跡、自覚症状の聞き取り、高次機能評価を行い、胎児性水俣病の方々の臨床所見のまとめを行うことができた。今後も、継続的に記録を残していく所存である。その他、胎児期曝露の一環として、水俣地域での出生の性別の変動を評価した論文の執筆を行った。結果として、重度の曝露が起こっていた時には水俣地域やその周辺の地域で男児の出生が減少していた。また、過去の資料を掘り起こし、過去の水俣地域(高濃度曝露地域)・御所浦地域(中濃度曝露地域)・有明地域(低濃度曝露地域)での大規模調査とメチル水銀の非曝露地域である伊根地域での調査とを連結して、神経学的所見の分布などを検討した。平成27年度は、胎児性水俣病患者の臨床症状・所見の追跡、自覚症状の聞き取り、高次機能評価を行って記録にまとめ、継時的な記録を残していくという予定であった。水俣市内の2つの施設を毎月訪問し、胎児性水俣病患者さんからの聞き取り及び検査を行っており、概ね順調に進んでいる。よって、「おおむね順調」と判断した。平成26年度、27年度は、胎児性水俣病患者よりも曝露量は少ないけれども、低中程度に曝露された住民がどのような認知機能の障害を呈しているかを明らかにしたり、胎児性水俣病患者の臨床症状・所見の追跡、高次機能評価の評価を行ったりしてきた。平成28年度は、胎児性水俣病患者がどのような臨床経過を辿っているかを明らかにしていくため、約20名の胎児性水俣病患者を対象とし、10年前と現在のADL(日常生活動作)を調査・比較することで、胎児性水俣病患者におけるADLの変遷を評価する予定であった。しかしながら、平成28年4月に発生した熊本地震の影響で研究が中断し、日常生活動作の調査開始が遅延したため、科研事業期間延長承認申請を行い、平成28年12月より、調査を開始している。ADL評価としては、バーサル・インデックス(BI)、機能的自立度評価法(FIM)を用い、その他MMSE(ミニメンタルステート検査)、質問票を用いている。また,臍帯メチル水銀濃度がわかる対象者の方においては、臍帯メチル水銀濃度とADLの関連・変遷の関連を評価する。

被害を受けた方たちが実際どのような影響を受けているのか、症状がどのように変遷しているのかを描き出すことは、本人の今後の健康管理にも役に立ち、社会的にも意義があると思われる。平成28年6月から、日常生活動作の調査を開始する予定であったが、平成28年4月に発生した熊本地震の影響で、研究協力を得る予定であった研究者が、避難所運営のため多忙となり、調査開始を延期することとなった。また、対象者本人、その他協力機関も地震対応に追われたことも延期することにつながった。水俣病患者の姿、特に胎児性水俣病患者の姿は、世界中の人々に環境を汚染することの怖さを訴えてきた。しかし、胎児性水俣病患者がどのような成人になり、元来有していた神経学的症状がどのように変遷し、また現在どのような健康問題を保有しているかはあまり知られていない。さまざまな汚染レベルが観察された水俣で、実際どのような影響があったのか評価し、その知見を世界に提供していくことは今後のメチル水銀対策にとって必要であると思われる。胎児性水俣病患者を対象とし,10年前と現在のADL(日常生活動作)を調査・比較することで,胎児性水俣病患者におけるADLの変遷を評価することを目的とし、研究対象者または対象者にケアを提供する方への聞き取りにより,現在及び10年前のADL評価を行う。当初計画としては、平成28年6月から、日常生活動作(ADL)調査として、バーサル・インデックス(BI),機能的自立度評価法(FIM)を開始する予定であったが、平成28年4月に発生した熊本地震の影響で、研究対象者及び、研究協力を得る予定であった研究機関や研究者が地震対応に追われ延期を余儀なくされた。そのため、研究期間を6か月延長し、平成28年12月に調査を開始。収集したデータを基に評価解析し、成果を学術論文にまとめた。結果として、11人の胎児性患者の現在と過去10年前のADLを評価したが、評価した二つのADLの指標(Barthel IndexとFunctional Independence Measure)とも低下傾向であった。地域における医療・福祉両面におけるサポートが必要だと考えられた。環境物質による大規模な食中毒事件として、水俣病(メチル水銀曝露)が知られており、特に、胎児期に曝露された胎児性水俣病患者という存在は水俣病を伝える象徴として、国内のみならず、国外でもよく知られている。しかしながら、胎児性水俣病患者がどのような臨床経過をたどっているか、胎児性水俣病患者よりも曝露量は少ないが、胎児期に低中程度に曝露された住民がどのような認知機能の障害を呈しているかは明らかではない。今回の研究期間内で、50から60歳代になった胎児性患者の日常生活動作がこの10年間で急激に低下していること、また低中程度の曝露を受けた住民も高次脳機能への影響を受けていることが示唆された。当初の計画では、平成26年度には、胎児期メチル水銀(低中濃度)曝露と現在の認知機能の関連の検討を、曝露群、つまり水俣地域で行う予定だったので計画としては順調である。目標として対象者20名を予定していたが、結果的には18名であった。平成28年度は、約20名の胎児性水俣病患者を対象とし、10年前と現在のADL(日常生活動作)を調査・比較することで、胎児性水俣病患者におけるADLの変遷を評価する。ADL評価としては、バーサル・インデックス(BI)、機能的自立度評価法(FIM)を用い、その他MMSE(ミニメンタルステート検査)、質問票を用いる予定である。また,臍帯メチル水銀濃度がわかる対象者の方においては、臍帯メチル水銀濃度とADLの関連・変遷の関連を評価する。
現実の計測状況を考慮した生体内の多極子の推定に関する研究

生体内には電流が流れており,その電流から誘起される電磁場から脳の中の興奮部位を見つけることは重要である.脳内の興奮部位には他の部分に比べて大きな興奮電流が流れ,双極子が生成されるものと考えられている.本研究課題以前の研究成果として,我々は頭部に近接した生体外における磁場の観測データから,脳内の双極子の位置とモーメントの動径方向成分を誤差評価付きで推定する方法を既に提案している.この方法は脳を球対称領域で表すとともに,Maxwell方程式の準静的近似に基づく定常問題を対象としている.本研究課題の主要な成果としては1.定常状態に対して,電場・磁場双方のデータからモーメントの全方向成分を推定する方法の開発2.支配方程式をTime-Harmonic Maxwell方程式とし,非定常状態を考慮した推定方法の構築3.我々の方法の中で数値積分などに用いている代用電荷法の数学的性質についての検討が挙げられる.その成果は1.については論文を投稿中,2.に関しては発表済み及び投稿中の論文が各1編,3.に関しては第1報を発表済みである.今後の展開としては,推定結果に対する数学的・数値的双方の安定性の検討が挙げられる.3.に示した代用電荷法の数学的性質についての結果はその第1歩と考えている.さらにTime-Harmonicな場合よりも一般的な非定常状態に対する推定方法の検討などにより,実用性の向上を図る必要があるものと思われる.生体内には電流が流れており,その電流から誘起される電磁場から脳の中の興奮部位を見つけることは重要である.脳内の興奮部位には他の部分に比べて大きな興奮電流が流れ,双極子が生成されるものと考えられている.本研究課題以前の研究成果として,我々は頭部に近接した生体外における磁場の観測データから,脳内の双極子の位置とモーメントの動径方向成分を誤差評価付きで推定する方法を既に提案している.この方法は脳を球対称領域で表すとともに,Maxwell方程式の準静的近似に基づく定常問題を対象としている.本研究課題の主要な成果としては1.定常状態に対して,電場・磁場双方のデータからモーメントの全方向成分を推定する方法の開発2.支配方程式をTime-Harmonic Maxwell方程式とし,非定常状態を考慮した推定方法の構築3.我々の方法の中で数値積分などに用いている代用電荷法の数学的性質についての検討が挙げられる.その成果は1.については論文を投稿中,2.に関しては発表済み及び投稿中の論文が各1編,3.に関しては第1報を発表済みである.今後の展開としては,推定結果に対する数学的・数値的双方の安定性の検討が挙げられる.3.に示した代用電荷法の数学的性質についての結果はその第1歩と考えている.さらにTime-Harmonicな場合よりも一般的な非定常状態に対する推定方法の検討などにより,実用性の向上を図る必要があるものと思われる.我々は脳内の双極子を頭部表面上における磁場の観測値から推定する問題に対して,本研究課題以前の研究により,以下の長所をもつアルゴリズムを提案している.・先験的情報なしに双極子の位置・モーメント・個数を推定できる・位置とモーメントに対して推定誤差の評価が得られる・計算時間が短い(45個の双極子に対してパソコンで12分程度)この研究成果の論文は平成14年8月に投稿し,現時点で印刷中である.上記の研究においては頭部の数学的モデルとして球対称モデルを用いている.このモデルでは,磁場の観測値のみからモーメントの動径方向成分を推定することはできない.実用的にはモーメントの動径方向成分は重要ではないと言われているが,動径方向成分も推定できる方が好ましい.そこで本年度は,電場と磁場の双方の観測値から,モーメントの全方向成分を推定するアルゴリズムの構築を行った.現時点において,アルゴリズムはほぼ完成しており,最後の詰めと論文の執筆を並行して行っている.しかしながら,このアルゴリズムは定常問題を対象としているため,定常でない場合に対して適用可能な推定法についての検討を始めたところである.一方,推定精度の向上のためには観測点の数と配置に対する検討が必要である.観測点の数は現実の観測状況からおおむね上限が決まってしまう.そこで,観測点の数が一定の条件の下で,我々の提案しているアルゴリズムにおける適切な観測点の配置に関して検討を行った.観測点の配置に制約を受けない場合に対しては,おおむね良好な配置を得ているが,もう少し検討を加えたのちに発表する予定である.観測点の配置に制約がある場合についての検討も必要ではあるが,今年度は検討するに至らなかった.我々は脳内の興奮部位を頭部表面上における磁場の観測値から推定する問題に対して,定常問題に対する研究成果をすでにJ.Comput.Appl.Math.(Vol.157,2003)に発表している.この論文では球領域に対するPoisson方程式の双極子ソース逆問題として定式化している.しかしながら,この数学モデルでは磁場の観測値のみから双極子モーメントの動径方向成分を推定することはできない.そこで咋年度から,電場と磁場の双方の観測値から全方向成分を推定する方法の構築を行っているが,ほぼ構築をおえているものの,論文を投稿するまでには至らなかった.我々の推定法は重み付き積分表現に基づいており,その積分計算等に代用電荷法を使用している.そのために代用電荷法の数学的性質について検討を行い,2次元問題に対してではあるが,代用電荷法による解の誤差を解析的に評価することができた.この研究成果の論文は現在投稿中である.上記のアプローチは定常問題に対するものであり,支配方程式はPoisson方程式である.定常でない問題を取り扱うために,支配方程式がHelmholtz方程式の場合の検討を開始した.

その第一歩としてソース項が複数個の点ソースからなる場合に対する推定法の構築を行うことができた.現時点ではその成果を論文にまとめているところである.さらに次のステップとして,ソース項が双極子の場合に対する推定法の構築の検討を始めており,予備的検討では良好な結果を得ている.今後,さらなる検討を行い,早急にアルゴリズムの構築をはかりたいと考えている.我々は脳内の興奮部位を頭部表面上における磁場の観測値から推定する問題の数学モデルとして,球対称領域に対するPoisson方程式の双極子ソース逆問題を取り扱っている.しかしながら,このモデルでは磁場の観測値のみから双極子モーメントの動径方向成分を推定することはできない.そこで昨年度に引き続き,電場と磁場の双方の観測値から全方向成分を推定する方法の構築を検討し,良好な結果を得た.現時点ではその成果の論文を投稿中である.我々の推定法は指標関数を用いた方法と重み付き積分表現を用いた方法からなっているが,その積分計算等に代用電荷法を使用している.そのために代用電荷法の数学的性質について検討を行い,2次元問題に対してではあるが,代用電荷法による解の誤差を解析的に評価することができた.この研究成果は研究発表欄に示すようにJJIAM(Vol.21,2004)に発表済みである.上記のアプローチは定常問題に対するものであるが,Time-Harmonicな場合を取り扱うために,前年度より支配方程式がHelmholtz方程式の場合の検討を行っている.その第一歩としてソース項が複数個の点ソースからなる場合に対して重み付き積分表現を用いた方法を構築した.その研究成果は研究発表欄に示すように日本応用数理学会論文誌(14巻,2004)に発表済みである.さらに次のステップとして,ソース項が双極子の場合に対する推定法の構築を行った.
海底洞窟堆積物による後期完新世の古環境復元

本研究課題では沖縄県伊江島沖の海底洞窟"大洞窟"(入口は深度20m,奥部の深度は31m)の堆積物に関して研究を行ない,次の結果を得た.1.堆積物の厚さは約340cmに達するが,採取できたのは表層から深さ147cmまでで,深さ125cmより上位は灰白色石灰泥で,下位は淡黄色石灰泥である.^<14>C年代測定から,境界年代はBC3,500年頃と推定される.堆積物の変化の原因は不明だが,両堆積物が石灰泥であることは洞窟内の流水エネルギー環境が5千年間低レベル状態を維持していたことを示唆する(Kitamura et al.,2007b, Paleontological Research (PR)).2.表層堆積物とコア堆積物から判明した二枚貝の種組成の時空間分布変化から,洞窟内の環境が徐々に奥部化していることが分かった(Kitamura et al.,2007b, PR).3.軽石の多産層準(大洞窟軽石と命名)を発見し,その堆積期間が約BC440AD640年であることを明らかにした(北村ほか,2006).この発見は,海底洞窟堆積物が火山活動の情報源としても役立つことを意味する.5.堆積物表面に生息する微小二枚貝Carditella iejimensis(殻長4mm以下)の酸素同位体比(δ^<18>O)を測定し,水温記録と比較し,そのδ^<18>Oから洞窟外の水深30mの春季水温を復元できることを明らかにした.そして,コア試料中の同種のδ^<18>Oから水温を換算した結果,ローマ温暖期と中世温暖期は現在よりも1-2°C高く,小氷期の値には現在と差がないことが分かった(Kitamura et al.,2007a, GPC).なお,微小二枚貝を用いた地球科学的研究は他に例を見ない.本研究課題では沖縄県伊江島沖の海底洞窟"大洞窟"(入口は深度20m,奥部の深度は31m)の堆積物に関して研究を行ない,次の結果を得た.1.堆積物の厚さは約340cmに達するが,採取できたのは表層から深さ147cmまでで,深さ125cmより上位は灰白色石灰泥で,下位は淡黄色石灰泥である.^<14>C年代測定から,境界年代はBC3,500年頃と推定される.堆積物の変化の原因は不明だが,両堆積物が石灰泥であることは洞窟内の流水エネルギー環境が5千年間低レベル状態を維持していたことを示唆する(Kitamura et al.,2007b, Paleontological Research (PR)).2.表層堆積物とコア堆積物から判明した二枚貝の種組成の時空間分布変化から,洞窟内の環境が徐々に奥部化していることが分かった(Kitamura et al.,2007b, PR).3.軽石の多産層準(大洞窟軽石と命名)を発見し,その堆積期間が約BC440AD640年であることを明らかにした(北村ほか,2006).この発見は,海底洞窟堆積物が火山活動の情報源としても役立つことを意味する.5.堆積物表面に生息する微小二枚貝Carditella iejimensis(殻長4mm以下)の酸素同位体比(δ^<18>O)を測定し,水温記録と比較し,そのδ^<18>Oから洞窟外の水深30mの春季水温を復元できることを明らかにした.そして,コア試料中の同種のδ^<18>Oから水温を換算した結果,ローマ温暖期と中世温暖期は現在よりも1-2°C高く,小氷期の値には現在と差がないことが分かった(Kitamura et al.,2007a, GPC).なお,微小二枚貝を用いた地球科学的研究は他に例を見ない.平成16年度は,沖縄県本部半島沖合に位置する伊江島北東岸沖にある海底洞窟"大洞窟"とそれに隣接する"小洞窟"から,堆積物試料を採取した.採取には,本研究費の一部を使用して作成した採泥器を用いた.その結果,大洞窟から4本のコア試料,小洞窟から2本のコア試料の採取に成功した.殊に,大洞窟からは長さ148cmの堆積物試料を採取できた(これまでの最長のコア試料は約90cmである).この試料は塊状の石灰質シルトからなり,放射性炭素年代測定によって5,500年間の記録を有していることが分かった.注目すべきは,表層から120cmの深さで堆積物が,浅黄橙色から灰白色へと変化することである.しかも,その境界は極めて明瞭である.放射性炭素年代測定によると,この年代は約5,000年前と推定される.汎世界的海水準変動曲線に基づくと,約5,000年前の海水準は現在と同じレベルにある.一方,大洞窟の入り口は水深20m付近にあり,また洞窟の天井は水深10mである.したがって,大洞窟は約8,000年前に完全に水没したのである.つまり,海水準変動とは関係ない事象によって洞窟内の堆積環境が変化し,それが堆積物の色調に記録されたのである.

この環境変化の原因を検討するために,堆積物の粒度分析,貝類・底生有孔虫群集の組成変化,堆積物の磁気特性を検討中である.また,小洞窟の堆積物試料に関しても,堆積物の粒度分析,貝類の組成変化を検討中である.今年度の調査結果を踏まえて,次年度ではより長いコア試料を採取するために,採泥器の改良を行なっている.インターネットで検索すると「海底洞窟」は31万件もヒットする.その99%はゲームで,決まって巨大で凶暴なモンスターが登場する.だが,実際の海底洞窟に生息する動物は微小な濾過食者である.二枚貝の場合には,洞窟外では1664mmの種が多いのに対して,洞窟内の二枚貝のほとんどは5mm以下である.このような小型化は貧栄養環境への適合と解釈されているのだが、それには洞窟の環境や二枚貝類の歴史的変化に関する情報が不可欠である.生物の形質や生活史特性は全て過去に生じたものだからだ.それにも関わらず,歴史的変化に関する情報は全くない.そこで,本年度では沖縄県伊江島沖の海底洞窟"大洞窟"から採取した表層堆積物と柱状堆積試料について,堆積物の解析と二枚貝類の種組成の検討を行った.その結果,大洞窟の環境は過去5千年間安定だが,数千年スケールで徐々に奥部化(つまり貧栄養化)していることが判明した.この環境変化は貧栄養環境への適合を促進するものである.この知見により多細胞動物の数千年単位の進化を解明するために,大洞窟の二枚貝の化石試料が極めて優れたアーカイブであることが確認された.また,"大洞窟"から採取したコア試料において軽石散在層を見出し,大洞窟軽石と命名した.さらに,その堆積年代が約BC440±40年からAD640±80年の間であること,火山ガラスを主として,斜長石と緑色角閃石と単斜輝石を含むことが分かった.この大洞窟軽石の記載は第四紀研究に印刷中である.これまでの本研究で長さ1.6mのコア試料の採取に成功したが,海底洞窟の基盤には達していない.そこで18年度はステンレスのコア(直径3cm,肉厚2mm)と持ち手からなる採泥器を使い,堆積物コアの採取を試みた.その結果,大洞窟の堆積物の厚さは約3.4mで,堆積表層から深さ1.25m以深にある淡黄色石灰泥(上限年代はBC3,500年頃)は粗粒物質を多く含むことが分かった.その経緯は以下の通りである.採泥器は堆積表層から約1.5mまではスムーズに入ったが,そこに入りにくい層があり,そこを超えると再びスムーズに入り,深さ3.4mで基盤に当たった.その状態で堆積物の採取状況を調べたところ,1.5m分しか堆積物が入っていなかった.そして回収した堆積物を調べた結果,コア先端が直径2cm程の粒子で詰まっていた.以上のことから,淡黄色石灰泥に含まれる粗粒物質でコアが詰まり,それより下位の堆積物が入らなかったことが分かったのだ.淡黄色石灰泥に含まれる貝類試料の放射年代値は,淡黄色石灰泥層が土石流堆積物である可能性を示唆する.そうならば,この土石流堆積物の発生はBC3,500年頃に起こった巨大地震に伴う振動によるかもしれない.沖縄周辺では古地震に関する情報がほとんどないので,海底洞窟堆積物は完新世の海洋環境の情報源だけでなく,古地震の情報源になりうるかもしれない.以上に述べた当該年度の研究で,大洞窟の堆積物の層厚や淡黄色石灰泥層の性状に関する知見が得られた.これらの知見を踏まえて,コアの直径を6cmにして,また本数を増して,洞窟の底まで達する堆積物コアの採取を目指す.
喘息やアトピー性皮膚炎、関節リウマチなどの慢性炎症疾患では、病原性記憶T細胞が同定され、その制御が疾患治療を考える上で重要となってきている。生体内で長期間生存する抗原特異的記憶T細胞は、免疫記憶の司令塔としての役割を担っているが、どのような特徴を示す細胞がいかなるメカニズムで記憶T細胞になり、生体内で長期間生存するのかは未だ不明の点が多い。これまでの研究により、数多くある細胞内代謝経路のうち脂肪酸代謝を抑制することで、より多くの記憶T細胞が形成され免疫記憶が増強することが明らかとなっている。そこで本研究では脂肪酸代謝に焦点をあて、どのような特徴を示す細胞がいかなるメカニズムで記憶T細胞になるか解明する研究を行うことを目的としている。初年度は、「脂肪酸代謝コントロールによる記憶T細胞形成メカニズムの解明」の研究を中心に行った。1-1.記憶T細胞形成における脂肪酸代謝経路の役割解明記憶T細胞形成における脂肪酸代謝経路の役割をより正確に解析するため、ACC1 Tg、もしくはACC1欠損マウスエフェクターT細胞群とコントロール群を混ぜ合わせ、同一個体のマウスに移入し、どちらの細胞群が優位に生存し、記憶T細胞として維持されるかを検討した。1-2. ACC1過剰発現もしくは欠損によるT細胞遺伝子発現の網羅的解析ACC1 Tg、TOFAの添加もしくはACC1欠損により、エフェクターT細胞の遺伝子発現プロファイルがどのように影響を受けるか、RNA-seq法を用いて解析した。ナイーブT細胞、エフェクターT細胞、記憶T細胞における遺伝子発現プロファイルを比較し、記憶T細胞形成において記憶T前駆細胞の特徴となる候補遺伝子の探索を行う。また、代謝動態についてノンターゲットメタボローム解析を用いて検討を行い、転写変動と代謝変化が連動して作用しているか統計的に解析した。研究の一部が論文発表(以下)された事で、当初の計画以上に進展していると判断した。千葉大学とかずさDNA研究所と共同でプレスリリースも行った。また、本論文の成果は、Nature digestに掲載される予定である。本研究により病原性の記憶T細胞の抑制により「免疫記憶を代謝で制御する」ことが可能になり、病原性記憶T細胞が引き起こす喘息などの慢性炎症疾患の治療法の開発への貢献を真剣に考え始めている。今後は、計画していた以下の実験を行う予定である。1.脂肪酸代謝コントロールによる記憶T細胞形成メカニズムの解明のため、1-1.記憶T細胞形成における脂肪酸代謝経路の解析、および1-2. ACC1過剰発現によるT細胞遺伝子発現の網羅的解析。2.記憶T細胞への運命決定を制御する遺伝子及び前駆細胞マーカーの同定のため、昨年度に引き続き、2-1.ナイーブ、エフェクター、記憶T細胞を用いたSingle-cell遺伝子発現解析、および、2-2.記憶T細胞形成をコントロールする因子の同定のための実験を行う。また、2-3.記憶T前駆細胞を識別する細胞表面マーカーの同定を目指す。3.ヒト記憶T前駆細胞の同定のため、Single-Cell Real Time PCRシステムを用いて、単一細胞遺伝子発現レベルで末梢血ヒト記憶T前駆細胞の特徴を明らかにする。特異的細胞表面マーカーを用いてヒト記憶T前駆細胞を同定する。RNA-seq解析・メタボロミクス解析・アポトーシス解析を行うことで記憶T前駆細胞としての性質を多方面の解析から検討する。
今後は、計画していた以下の実験を行う予定である。1.脂肪酸代謝コントロールによる記憶T細胞形成メカニズムの解明のため、1-1.記憶T細胞形成における脂肪酸代謝経路の解析、および1-2. ACC1過剰発現によるT細胞遺伝子発現の網羅的解析。2.記憶T細胞への運命決定を制御する遺伝子及び前駆細胞マーカーの同定のため、昨年度に引き続き、2-1.ナイーブ、エフェクター、記憶T細胞を用いたSingle-cell遺伝子発現解析、および、2-2.記憶T細胞形成をコントロールする因子の同定のための実験を行う。また、2-3.記憶T前駆細胞を識別する細胞表面マーカーの同定を目指す。3.ヒト記憶T前駆細胞の同定のため、Single-Cell Real Time PCRシステムを用いて、単一細胞遺伝子発現レベルで末梢血ヒト記憶T前駆細胞の特徴を明らかにする。特異的細胞表面マーカーを用いてヒト記憶T前駆細胞を同定する。RNA-seq解析・メタボロミクス解析・アポトーシス解析を行うことで記憶T前駆細胞としての性質を多方面の解析から検討する。
ＬＨＣ加速器ＡＬＩＣＥ実験におけるＱＧＰの熱的物性探索

当該研究者は、2015年に取得した核子対あたり重心系エネルギー5.02TeV鉛+鉛衝突データを解析している。光子は強い相互作用をしない透過的プローブであるため、衝突初期の情報をもたらす。しかし、光子はハドロン崩壊からも生成されるため、目標とする熱放射成分のみを識別することは不可能である。そこで、ハドロン崩壊光子だけを含んだシミュレーションと実データの全光子収量を比較して、統計的に背景事象を差し引くという手法が使われる。そのハドロン崩壊光子の内訳は、中性π中間子85%、η中間子12%、ω中間子2%、その他1%と見積もられている。当該研究者は、その背景事象である中性π中間子・η中間子の横運動量分布を測定した。中性中間子は背景事象として取り扱われる反面、クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)の物性を理解する上で重要なプローブとなる。その1つとして、QGP中でのパートンのエネルギー損失による高横運動量粒子の抑制現象である。この抑制度合いを定量的に表す物理量として原子核抑制因子= (原子核衝突で生成された量)/(陽子+陽子衝突で生成された量×核子の2体衝突の回数)を定義する。解析結果から、核子対あたり重心系エネルギー5.02TeV鉛+鉛衝突では中性π中間子・η中間子の抑制度合いは、約0.12になることを測定した。これらの結果をパートン同士の衝突によるもの・グルーオン放射によるものをエネルギー損失機構として仮定した理論モデルと比較することが今後の課題となる。29年度が最終年度であるため、記入しない。当該研究者は、2015年に取得した核子対あたり重心系エネルギー5.02TeV鉛-鉛衝突データを解析している。しかし、光子はハドロン崩壊からも生成されるため、当該研究者が目標とする熱放射成分のみを識別することは不可能である。そこで、ハドロン崩壊光子だけを含んだカクテル・シミュレーションと実データの全光子収量を比較して、統計的に背景事象を差し引くという手法を使った。そのハドロン崩壊光子の内訳は、中性π中間子85%、η中間子12%、ω中間子2%、その他1%となっている。それらを入力情報として、カクテル・シミュレーションを行い、実データの全光子分布からハドロン崩壊光子を差し引き、中心衝突での温度は約300MeVと結果を得た。引き続き、カクテルの正確さの向上や光子測定の純度・系統誤差の見積もりなどを行う予定である。ここまで中性中間子は背景事象として取り扱ってきたが、これらもクォーク・グルーオン・プラズマ物性を理解する上で重要なプローブとなる。その1つとして、クォーク・グルーオン・プラズマ中でのパートンのエネルギー損失による高横運動量粒子の抑制現象であげられる。この抑制度合いを定量的に表す物理量として原子核変貌因子= (原子核衝突で生成された量)/(陽子+陽子衝突で生成された量×核子の2体衝突の回数)を定義する。解析結果から、核子対あたり重心系エネルギー5.02TeV鉛+鉛中心衝突では中性π中間子・η中間子のRAAは、約0.1になることも測定した。LHC加速器ALICE(A Large Ion Collider Experiment)実験には、光子のエネルギーを正確に測定するための高精細電磁カロリメータPHOton Spectrometer(PHOS)検出器が設置されている。わが国はロシア連邦と共同でその開発・運用を行っている。当該研究者はALICE実験場でPHOS検出器の読み出し系の日々の整備及び、高エネルギー光子トリガーの最適化を行った。さらに、その検出器に対する貢献が認められ、ALICE実験全体のデータ取得管理者に選出された。そのため2016年夏季、全検出器・データ取得中枢部などのエキスパートと共同で重心系エネルギー13TeV陽子+陽子衝突データを取得した。また、冬季には核子対あたり重心系エネルギー5.02TeVと世界最高エネルギー8.16TeV陽子+鉛衝突データも取得した。物理解析においても、当該研究者の目標とする熱輻射光子の測定をカクテル・シミュレーションを使用して行い、鉛-鉛中心衝突では、局所的に熱平衡化したクォーク・グルーオン・プラズマの温度は約300MeVという結果を得た。また、中性中間子の高横運動量粒子の抑制も測定した。これはクォーク・グルーオン・プラズマ中でのパートン(クォークとグルーオンの総称)のエネルギー損失機構解明につながる。この抑制度合いを定量的に表す物理量として原子核変貌因子=(原子核衝突で生成された量)/(陽子+陽子衝突で生成された量×核子の2体衝突の回数)を定義する。解析結果から、核子対あたり重心系エネルギー5.02TeV鉛-鉛中心衝突では中性π中間子とη中間子の原子核変貌因子は、約0.1になることも測定した。

しかし、光子はハドロン崩壊からも生成されるため、目標とする熱放射成分のみを識別することは不可能である。そこで、ハドロン崩壊光子だけを含んだシミュレーションと実データの全光子収量を比較して、統計的に背景事象を差し引くという手法が使われる。そのハドロン崩壊光子の内訳は、中性π中間子85%、η中間子12%、ω中間子2%、その他1%と見積もられている。当該研究者は、その背景事象である中性π中間子・η中間子の横運動量分布を測定した。中性中間子は背景事象として取り扱われる反面、クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)の物性を理解する上で重要なプローブとなる。その1つとして、QGP中でのパートンのエネルギー損失による高横運動量粒子の抑制現象である。この抑制度合いを定量的に表す物理量として原子核抑制因子= (原子核衝突で生成された量)/(陽子+陽子衝突で生成された量×核子の2体衝突の回数)を定義する。解析結果から、核子対あたり重心系エネルギー5.02TeV鉛+鉛衝突では中性π中間子・η中間子の抑制度合いは、約0.12になることを測定した。これらの結果をパートン同士の衝突によるもの・グルーオン放射によるものをエネルギー損失機構として仮定した理論モデルと比較することが今後の課題となる。今後は、系統誤差の見積もりを行う。その主要な起源として、エネルギー測定の不確かさ、光子識別の不確かさ、中性中間子収量の測定の不確かさ、などがあげられる。エネルギー測定の不確かさについては、検出器シミュレーションで意図的にエネルギーを数%歪めて、それが中性中間子と光子の測定効率にどのように影響を与えるかを見積もる。光子識別による不確かさは、シミュレーションでの光子識別効率と実データでの識別効率の不一致が原因となる。それをシミュレーション上で低減する事が重要となる。収量測定をする際、不変質量分上での中性中間子のピークの形はガウス関数として仮定している。それを検出器物質中での粒子エネルギー損失を再現するクリスタル・ボール関数で仮定した場合との差を収量測定の不確かさとして、系統誤差に加える。その後、熱放射光子生成量の粒子多重度依存性を調べる。また、昨年同様、検出器運営も積極的に行い、現地CERN研究所に滞在して、重心系エネルギー13TeV陽子-陽子衝突データを取得する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
部落差別問題の現状と課題

本調査研究は,同和対策審議会答申において「国民的課題」とされ,長年にわたっての取り組みがなされてきた部落差別問題の解決が,現時点でどこまで達成されたのかを明らかにすべく,被差別部落での聞き取り調査をつうじて,環境,労働,生活全般についてトータルな把握をめざすものとして企画された。調査の手法としては,いわゆる生活史の聞き取りを採用して,調査活動に従事してきた。当初,フィールドに選定した栃木県藤岡町の被差別部落では,継続的に調査協力者が得られにくかったため,途中で,千葉県関宿町の3つの被差別部落をフィールドに選定しなおし,精力的に聞き取り調査を実施した。調査が一段落した時点でのファインディングズとしては,(1)結婚差別をはじめとする差別の現実がなお解消されていないこと,(2)3つの部落のうち,とくに1つの部落では,なお職業的に不安定な状況におかれていること,(3)部落解放運動の側でも,運動課題が鮮明な像をむすびがたくなっており,そのために,いまいちど運動の再活性化をめざそうとする人たちと,たんに行政による種々の同和対策を維持しながらも運動姿勢としてはいわゆる融和主義的な傾向を強めている人たちとのあいだに,潜在的な葛藤・対立が生まれつつあること,が確認された。本研究は,部落差別問題の解決のための特別措置法「地対財特法」の期限切れがあと1年にせまっている現時点において,問題がどこまで解決したのかを明らかにすべく,被差別部落での聞き取り調査をつうじて,環境,労働,生活全般についてトータルな把握をめざすものとして企画された。当初,栃木県藤岡町の被差別部落をフィールドに選定したが,解放運動の取り組みが弱いため,数回現地調査をおこなった時点で,聞き取りに応じてくれる調査協力者が得られなくなった。その後,千葉県関宿町の3つの被差別部落をフィールドに選定しなおし,順調に聞き取り調査は進んでいる。現在までのファインディングズとしては,(1)結婚差別をはじめとする差別の現実がなお解消されていないこと,(2)3つの部落のうち,とくに1つの部落では,なお職業的に不安定な状況におかれていること,(3)部落開放運動の側でも,運動課題が鮮明な像をむすびがたくなっており,そのために,いまいちど運動の再活発化をめざそうとする人たちと,たんに行政による種々の同和対策を維持しながらも運動姿勢としてはいわゆる融和主義的な傾向を強めている人たちとのあいだに,潜在的な葛藤・対立が生まれつつあること,が確認しえている。なお,この研究の調査方法である生活史の聞き取り技法・倫理・論理を明確にしておく作業として,「技法としての生活史聞き取り(2)」(印刷中)をまとめた。当初,フィールドに選定した栃木県藤岡町の被差別部落では,継続的に調査協力者が得られにくかったため,途中で,千葉県関宿町の3つの被差別部落をフィールドに選定しなおしたが,その後の聞き取り調査は,順調に進んでいる。現在までのファインディングズとしては,(1)結婚差別をはじめとする差別の現実がなお解消されていないこと,(2)3つの部落のうち,とくに1つの部落では,なお職業的に不安定な状況におかれていること,(3)部落解放運動の側でも,運動課題が鮮明な像をむすびがたくなっており,そのために,いまいちど運動の再活性化をめざそうとする人たちと,たんに行政による種々の同和対策を維持しながらも運動姿勢としてはいわゆる融和主義的な傾向を強めている人たちとのあいだに,潜在的な葛藤・対立が生まれつつあること,が確認しえている。なお,この研究の調査方法である生活史の聞き取りの技法・倫理・論理を明確にしておく作業として,「技法としての生活史聞き取り(2)」をまとめた。
Si基板と単結晶PZT薄膜の融合による内視鏡用超音波プローブのマイクロチップ化

Si半導体製造技術と強誘電体材料PZT薄膜との融合により内視鏡への搭載可能なマイクロサイズの超音波プローブの開発を行った。直径100μm以下の超音波振動子およびそれを用いた超音波振動子アレイ形成する技術を確立し、振動子の電気的、機械的特性を評価、医療用途で必要とされるMHz帯での動作が可能で、水中において超音波の送信・受信ができるプローブを実現した。検討中本提案では、LSI・MEMS・強誘電(圧電)薄膜プロセスとを融合することで、Si基板上の圧電PZT薄膜を利用したマイクロサイズの超音波振動子の作製技術を確立し、その振動子を多数アレイ状に配置した内視鏡観察に適応可能な数mm角の超音波プローブチップを実現する。内視鏡による血管内の超音波診断に応用すれば、動脈硬化などの循環器系疾患の早期発見、治療において有用な技術となる。H24年度は、1.マイクロ振動子の送受信特性の向上、および2.マイクロ振動子の水中での電気的特性解明を目的に研究を行った。1については、振動子を構成する薄膜材料の構成および膜厚についてシミュレーションによる検討およびその結果を用いた試作・評価を行った。膜厚の最適化により、従来比3倍の振動振幅が得られ、微細領域で利用可能な振動子実現の目処を得た。2については、生体の主成分である水中における振動周波数および電気的特性評価を進めた。水中では振動子の共振周波数がわずかに低下する(例:大気中1.6MHz→水中1.2MHz)ことが確認できた。電気特性についてはリーク電流等生じることなく、水中において超音波の送受信が可能であることが確かめられた。本研究課題を通じ、シリコン基板上への強誘電体薄膜を用いた微細な圧電駆動型超音波振動子設計・製作のための知見が得られ、生体の微細領域への適用が期待できるマイクロ超音波振動子実現への目処が得られた。本提案では、LSI・MEMS・強誘電(圧電)薄膜プロセスとを融合することで、Si基板上の圧電PZT薄膜を利用したマイクロサイズの超音波振動子の作製技術を確立し、その振動子を多数アレイ状に配置した内視鏡観察に適応可能な数mm角の超音波プローブチップを実現する。H23年度は、1.振動子作製のための微細加工技術確立および2.マイクロ振動子の特性解明を目的に研究を行った。1.については、直径100μmの超音波振動子を150μmピッチで配置し形成する技術を確立した。直径100μmの素子中心に直径10μmの穴を形成し、そこからXeF2ガスによるSi基板エッチングを行った。この技術の確立により、1mm2エリアに約40個の超音波振動子を形成することが可能となり、数mm角内への超音波振動子アレイ実現の目処を得た。2.については、AFMによる超音波振動子の機械的振動評価を実施予定であったところ、多点レーザードップラー振動計測システムによる評価の機会が得られ、マイクロ振動子の特性評価が行えた。評価結果より、共振周波数約2MHzでの(0,0)モード振動(1次)を筆頭に10MHzまでに6つの共振振動モードがあることが分かった。1次振動モードの周波数2MHzは事前の簡易な数値解析とよく一致していた。これらの結果より、ターゲットとしている数MHz帯での超音波振動子設計および実現への目処が得られた。予定していた、振動子作製技術の確立および振動子の機械的振動特性の評価を行うことができた。機械的振動特性評価については、当初予定のAFMよりも高度な評価を行うことができ、振動子の共振周波数計測だけでなく、振動モードの詳細を解明することができた。一方、電気的なインピーダンス計測については測定は行えたが、結果を十分に説明できるモデルの構築にいたっていないため、さらなる測定・解析が必要と考えている。以上を鑑みて、概ね順調に進展していると考えている。H24年度の研究は、H23年度に得られた結果を元に、チップのレイアウト・仕様変更をおこない、試作を続ける。振動子の特性解明については第1四半期を目処に実験を完了する。測定された振動特性やインピーダンス特性を元に、超音波イメージングシステムの構築を行う。既存の超音波診断システムベースとして8×8chのデータ取り込みが可能なように改造をおこなう。マイクロ振動子チップに対応(コネクタ配置、インピーダンスマッチング)したケーブルの準備などが必要。構築したシステムを用いて、イメージングを試みる。水中での単純な送受信測定でマイクロ振動子の基礎特性を得た後、生体組織を模した対象物を利用しての測定を行う。これにより数mm角の超音波プローブチップを実証したい。センサ作製に必要な消耗品は、24年度後半はイメージング実験が中心。イメージジング評価に向けて既存装置を改良するため、アンプ等のシステム構築用電子回路部品や装置とチップ接続用ケーブルを購入する必要がある。

国内旅費、海外旅費はセンサや応用物理分野での成果報告を行うために使用したい。【繰越予算について】H23年度、AFMによる超音波振動子の機械的振動評価を実施予定であったところ、多点レーザードップラー振動計測(LDV)システムによる評価の機会が得られ、マイクロ振動子の特性解明を実施できた。また、H24年度も機械的振動特性についてはLDV測定にて評価できることとなった。また、消耗品については、別プロジェクトとのシェアリング効果により当初予定より大幅に支出削減できた。これらにより、H23年度は経費使用が抑えられることとなった。H24年度は、当初計画で予定していなかったプロセス用部材(スパッタターゲット)購入が必要となるため、繰り越し予算を利用する
腹足綱の２大寄生性分類群における生活様式・性戦略進化パターンの解明

寄生・共生関係は地球上の様々な生態系で普遍的にみられ、生物の進化・多様化へ大きく寄与したと考えられている。本研究は、寄生性腹足類からなる分類群であるハナゴウナ科とトウガタガイ科を対象に、分子系統解析を基礎とした形態および生態の進化史解明を目的とした。前年度から継続して行った両科の網羅的系統解析により、生態・形態の反復的な進化や、水深帯・底質の異なる海洋環境間のハビタットシフトが寄生生物の多様化に寄与しうることが示された。ハナゴウナ科貝類について形態観察および生態的特徴の検討もあわせて行い、ナマコに内部寄生するコノワタヤドリニナ属の一種を記載し、その性決定様式についても示唆を与えた。また、宿主不明の深海性種の吻に残留するDNAを解析し、宿主と思われるナマコの配列を得ることに成功した。ハナゴウナ科、トウガタガイ科とも宿主不明の種を多く含むが、今後同様の手法を用いることで生態解明につながると期待される。今年度はハナゴウナ類の貝殻断面微細構造観察も行い、寄生様式や系統による差がみられるかについて検討した。本科貝類の現生種は殻の様々な退化的段階を例示しており、その進化的な消失過程を理解するのに恰好の材料である。形態、生態および系統的多様性を可能な限り網羅するよう19種を選定し、殻を破砕、洗浄した後オスミウム蒸着を施し、走査型電子顕微鏡を用いて断面の観察および厚さの計測を行った。その結果、(1)ほとんどの種において交差板構造が殻の厚みの大部分を占め、内側に異なる結晶構造の層を付加する「裏打ち」が行われること、(2)永続的寄生種、特に宿主体内に寄生する種は系統によらず薄質の殻をもつこと、また、(3)そのような種の一部では、裏打ちも行われていないことが明らかとなった。これらにより、被食を含む物理ダメージを負うリスクが低い種では防御機構としての殻が退化的であると考えられた。28年度が最終年度であるため、記入しない。ハナゴウナ科101種について6遺伝子座の塩基配列を取得し、ベイズ法および最尤法で系統解析を行った。あわせて、観察と文献情報にもとづき現生種の生態・形態情報を系統樹上にマッピングし、祖先形質状態を推定した。その結果、(1)棘皮動物の5綱全てにそれぞれ複数系統のハナゴウナ類が寄生する一方、近縁種は同じ綱の宿主に寄生する傾向が強いこと、(2)個々の系統で、一時寄生種の塔型から永続寄生性種にみられる球形・笠型への進化と、内部寄生性の獲得がいずれも平行的に起こったことが明らかとなった。また、各種の殻について8か所を測定し主成分分析を行い、殻形態と生活様式に相関がみられるかについて検討したところ、一時寄生種の殻は細長く、永続外部寄生および内部寄生種の殻は球形であるという顕著な傾向がみられ、系統的に離れていても寄生様式が同じ種同士で殻形態が似ることが判明した。さらに、内群の化石記録を用いた分岐年代推定により、内部寄生性の獲得が比較的短いタイムスパンで起こりうることが明らかとなった。本結果により、内部寄生性の獲得を伴う寄生生物の反復適応放散を明瞭に示すとともに、寄生生物における形態・生態進化の時空分布を示した。これらの点は、他の寄生性動物における既往研究と比較しても、新奇性が高いと考えられる。トウガタガイ類51種についても5遺伝子座の塩基配列にもとづく系統解析を行った。それにより、殻形態に基づく現行の分類体系は本科貝類の系統を反映していないことが明らかとなった。また近縁種同士が異なる海洋環境に進出している傾向がみられ、「宿主の提供するニッチ多様性が寄生者の多様性を規定する」との寄生生物の進化に一般的な仮説と整合する結果を得た。両科の多様化パターンを比較することで、寄生生物の進化に関する総合的な理解に大きく貢献すると期待される。本研究課題は、寄生性腹足類の2科を対象とし、分子系統解析をベースに形態および生態の進化史を解明することを目的としている。今年度は、野外調査によって新規に得られたサンプルとパリ自然史博物館より貸与を受けている標本を使用することにより、解析に用いる種を概ね確定させた。また、ハナゴウナ科、トウガタガイ科の双方について核とミトコンドリアDNAの複数領域の塩基配列に基づく系統解析を行い、併せて現生種の生態・形態をもとに祖先形質状態を推定することで、両科貝類の進化傾向を明らかにすることができた。加えてハナゴウナ類については化石記録を検討し、分岐年代推定を行った。貝類を材料とする利点を生かしたアプローチができたものと考えている。

ハナゴウナ科貝類について形態観察および生態的特徴の検討もあわせて行い、ナマコに内部寄生するコノワタヤドリニナ属の一種を記載し、その性決定様式についても示唆を与えた。また、宿主不明の深海性種の吻に残留するDNAを解析し、宿主と思われるナマコの配列を得ることに成功した。ハナゴウナ科、トウガタガイ科とも宿主不明の種を多く含むが、今後同様の手法を用いることで生態解明につながると期待される。今年度はハナゴウナ類の貝殻断面微細構造観察も行い、寄生様式や系統による差がみられるかについて検討した。本科貝類の現生種は殻の様々な退化的段階を例示しており、その進化的な消失過程を理解するのに恰好の材料である。形態、生態および系統的多様性を可能な限り網羅するよう19種を選定し、殻を破砕、洗浄した後オスミウム蒸着を施し、走査型電子顕微鏡を用いて断面の観察および厚さの計測を行った。その結果、(1)ほとんどの種において交差板構造が殻の厚みの大部分を占め、内側に異なる結晶構造の層を付加する「裏打ち」が行われること、(2)永続的寄生種、特に宿主体内に寄生する種は系統によらず薄質の殻をもつこと、また、(3)そのような種の一部では、裏打ちも行われていないことが明らかとなった。これらにより、被食を含む物理ダメージを負うリスクが低い種では防御機構としての殻が退化的であると考えられた。ハナゴウナ科の進化史解明にあたり、性戦略と殻の断面構造に着目していく予定である。同科貝類には雌雄異体、雄性先熟および同時雌雄同体の種が知られ、環境性決定するものも含まれる。個体群密度の低い深海環境への進出や、寄生生活への特化に伴う移動能力の著しい低下が性戦略の多様性を生む一因と考えられるが、進化の方向性は検討されていない。あらゆる海洋環境に生息し様々な寄生生態を示すハナゴウナ類は、性戦略進化モデルの実証研究に最適な材料となりうる。また殻については、一時寄生種で厚く内部寄生種で薄い傾向が知られており、捕食のリスクが低い後者において殻形成コストを縮減するという適応的意義があると考えられる。殻断面はいくつかの層からなるが、各層の結晶構造および厚みを観察することにより、内部寄生種がどのように資源を節約しているのか検討可能と思われる。また、系統的に離れた内部寄生種について構造を比較することで、コスト縮減のメカニズムが収斂的であるか、あるいはまったく異なるものなのか明らかにすることができると考えられる。トウガタガイ科貝類については、大多数の種が一時寄生種であり、宿主から離れ匍匐している際に採取されることが多いことから、生態情報に乏しいのが現状である。今後、野外における詳細な調査や飼育実験を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。