hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜視蓋投射における神経結合特異的決定の分子機構

脊椎動物の網膜からの神経は、中脳にある視覚中枢(視蓋)に対して位置特異的に投射する。すなわち、網膜の前側から伸長した軸索は、視蓋の後部に、網膜後側から伸長した軸索は視蓋の前部に特異的シナプス結合する。この特異性を決定する機構として、網膜の前側と後側から伸長する軸索の間に「差異」があることが提唱されてきた。しかし、網膜の前後でどのような分子的な違いが、こうした領域特異的神経結合に関わっているかについては未知のままである。我々は、ニワトリ網膜の前側と後側で発現の差がある分子を単離するため、cDNAレベルでサブトラクションクローニングを行った。その結果、網膜前側でのみ発現している分子を1個、そして後側でのみ発現している分子を5個(内2個については同一遺伝子由来と判明)単離することに成功した。これらのcDNAの構造を解析した結果、同じ分子ファミリーに属する2つの転写因子(CBF-1およびCBF-2)が、一つが前側、もう一つが後側に網膜の前後軸で相補的に発現していることが明らかとなった。次にこれらの因子をレトロウイルスベクターを用いて、網膜視蓋結合が発達する前のニワトリ胚の網膜に異所的に強制発現させてみた。その結果、このような胚では網膜から視蓋への領域特異的神経結合の様式が前後軸に沿って転換していることが明らかとなった。このように、これらの分子が、網膜神節筋細胞の位置的な運命決定すなわち、神経投射の領域特異性決定に関わっていることが明らかになった。一方、領域特異的に発現する他の分子についても、引き続き、構造と発現の解析を進めており、本研究により、領域特異的神経結合の分子機構の解明のための手掛かりが得られたと考える。網膜視蓋投射系における特異的神経結合形成を担う分子的実体を明らかにすることを最終的目標として以下の実験を行った。1)ニワトリ網膜神経節細胞の単離と培養網膜の神経節細胞層において、側頭側(T)あるいは鼻側(N)半分に特異的に発現する分子を探索するための第一歩として、網膜神経節細胞層を単離し、これを培養する系の確立を試みた。生後10-12日のラット網膜において報告されている方法に基づいて、ニワトリ7-10日目胚の網膜から神経節細胞層を単離、培養することを試みたが、これを純粋に分離すること、また細胞の生存率を確保することは極めて困難であることが判明した。これは、この時期のニワトリ胚においては網膜は充分に分化しておらず細胞層自身の境界が完全に分離していないこと、また方法論的に乾燥が避けられないことによると考えられる。現在、Immorto Mouseの系を使うことを検討している。2)側頭側網膜神経節細胞に特異的に発現する分子の探索ニワトリ8日胚網膜からT側及びN側約3分の1をそれぞれ分離し、これよりmRNAを抽出、cDNAライブラリーを調製した。このT-cDNA及びN-cDNAを用いて、PCRとHybridization subtraction法を組み合わせたcDNA濃縮法によって、T-cDNAに特異的に存在する分子の濃縮を行った。この方法によってT-cDNAに特異的と判明したいくつかのクローンについてNorthern hybridization解析を行った。現在のところ、RNAレベルでT、Nにおいて発現量に差を示すものは得られていない。しかしながら、本法によってT-cDNAにのみ存在するcDNAが明らかに濃縮されており、初発のT-、N-cDNAにおいて実験的バイアスが存在しなければ、本法は極めて有効であることを示している。網膜視蓋投射系における特異的神経結合形成を担う分子機構を明らかにすることを最終的目標として研究を行っている。

側頭側(T側)網膜神経節細胞と鼻側(N側)網膜神経筋細胞の神経突起は視蓋部尾側の膜成分に対して明らかに異なる感受性を示すことから、網膜のそれぞれ側頭側及び鼻側に位置する神経節細胞は同等ではなく、異なるサブセットの遺伝子を発現しているものと推定される。この網膜において領域特異的発現を示す遺伝子を単離・同定することによって網膜視蓋投射系のトポグラフィカルな結合特異性決定の分子機構を解明する錠が得られると考え、以下の研究を行った。ニワトリ8日目胚網膜からT側及びN側約1/3をそれぞれ分離し、これらよりmDNAを抽出、cDNAを調製した。次にこのT-cDNA及びN-cDNAを用いて、PCRとHybridization subtractionを繰り返し、T側及びN側に特異的なcDNA分子の濃縮を行った。現在、T側及びN側に特異的発現を示すクローンをそれぞれ複数単離することに成功し、その構造解析を進めている。その内のTF-1,NF-1と名付けたクローンはそれぞれT側、N側において特異的に発現しているが、両者共にfork head familyに属する転写調節因子であることが判明した。従って同じ転写調節因子familyに属する異なる因子が、網膜においてT側、N側と異なる領域において発現することによって、その領域特異性を決定づけていると考えられる。今後、これらのcDNAを用いてRetro virus vectorによる異所的強制発現を行うことによって、網膜視蓋投射系の突起伸長路が影響を受けるかという実験を計画している。脊椎動物の網膜からの神経は、中脳にある視覚中枢(視蓋)に対して位置特異的に投射する。すなわち、網膜の前側から伸長した軸索は、視蓋の後部に、網膜後側から伸長した軸索は、視蓋の前部に特異的シナプス結合する。この特異性を決定する機構として、網膜の前側と後側から伸長する軸索の間に「差異」があることが提唱されてきた。しかし、網膜の前後でのどのような分子的な違いが、こうした領域特異的神経結合に関わっているかについては未知のままである。我々は、ニワトリ網膜の前側と後側で発現の差がある分子を単離するため、cDNAレベルでのサブトラクションクローニングを行った。その結果、網膜前側でのみ発現している分子を1個、そして後側でのみ発現している分子を5個単離することに成功した。昨年度までに、同じ分子ファミリーに属する2つの転写因子が、ひとつが前側、もうひとつが後側というように網膜の前後軸で相補的に発現していることを明らかにした。本年度はこれらの因子をレトロウィルスベクターを用いて、網膜視蓋結合が発達する前のニワトリ胚の網膜に異所的に強制発現させたみた。その結果、このような胚では網膜から視蓋への領域特異的神経結合の様式が前後軸に沿って変換していることが明らかとなった。このように、これらの分子が、網膜神経節細胞の位置的な運命決定すなわち、神経投射の領域特異性決定に関わっていることが明らかになった。一方、領域特異的に発現する他の分子についても、現在、構造と発現の解析を進めており、本研究により、領域特異的神経結合の分子機構の解明のための手掛かりが得られたと考える。
高血圧症とケロイドに共通する未知の遺伝的背景の解明

アンジオテンシン転換酵素遺伝子には,イントロン16内にAlu様配列(287bp)の挿入/欠失(I/D)多型が報告され,II型,ID型,DD型と表現されている。DD多型では血漿アンジオテンシン転換酵素活性が他の遺伝子型に比べ高値を示すことから高血圧症や虚血性心疾患などの危険因子と考えられている。採取した血液を用い、PCR法によりアンジオテンシン転換酵素の遺伝子多型おいてII型,ID型,DD型の表現型の解析を行った。アンジオテンシンIIが結合するアンジオテンシンII1型受容体の遺伝子多型の検索については,1166塩基のアデニン(A)からシトシン(C)への変異が高血圧との関連が指摘されている。採取した血液を用い、アンジオテンシン1型受容体この塩基を含む領域をPCR法により増幅し,制限酵素により消化し、A1166C変異により新たに制限酵素認識部位が生じDNAが切断されることから,電気泳動を行うことにより,AA型,AC型,CC型をバンドパターンとして検出し、1型受容体の遺伝子多型を解析した。2年間の研究により真性ケロイド患者7人、非ケロイド患者6人につき検査することができた。アンジオテンシンII1型受容体の遺伝子多型は、ケロイド患者および非ケロイド患者の全例でA/A型であった。アンジオテンシン変換酵素遺伝子のI/D多型については、ケロイド患者7人全例ID型、非ケロイド患者の4人がII型、2人がID型であった。以上の結果、アンジオテンシンII1型受容体の遺伝子多型のケロイド形成への関与は考えにくく、アンジオテンシン転換酵素のD alleleの存在が真性ケロイド発症の一因となっている可能性が示唆された。その他の因子としてキマーゼ、アンジオテンシノーゲン、レニンなどの遺伝子多型も局所のアンジオテンシンII産生に関わり組織過形成に関与することが推測されており、アンジオテンシン転換酵素を含むこれらの複数遺伝子の組み合わせにより、ケロイドとしての表現型が決まるものと予想される。アンジオテンシン転換酵素遺伝子には,イントロン16内にAlu様配列(287bp)の挿入/欠失(Insertion/Deletion : I/D)多型が報告され,II型,ID型,DD型と表現されている。アンジオテンシンIIが結合する細胞膜貫通型受容体であるアンジオテンシンII 1型受容体の遺伝子多型の検索については,1166塩基のアデニン(A)からシトシン(C)への変異が高血圧との関連が指摘されている。採取した血液を用い、アンジオテンシン1型受容体この塩基を含む領域をPCR法により増幅し,制限酵素により消化し、A1166C変異により新たに制限酵素認識部位が生じDNAが切断されることから,アガロースゲル電気泳動を行うことにより,AA型,AC型,CC型をバンドパターンとして検出し、1型受容体の遺伝子多型を解析した。真性ケロイド患者4人、座瘡1人につき検査することができた。血中アンジオテンシンII濃度はケロイド患者で6、5、3、8pg/ml(正常値22pg以下)、座瘡患者で6pg/mlと正常範囲内であった。血中アンジオテンシン変換酵素値はケロイド患者で16.0、14.3、18.0IU/l(正常値8.3-21.4IU/l)、座瘡患者で12.7IU/lと正常範囲内であった。アンジオテンシンII 1型受容体の遺伝子多型は、ケロイド患者および座瘡患者全例でA/A型であった。アンジオテンシン変換酵素遺伝子のI/D多型については、ケロイド患者4人ともID型、座瘡患者はII型であった。以上の結果、アンジオテンシン変換酵素のID遺伝子多型が真性ケロイド発症の一因となっている可能性が示唆された。平成15年度はさらに症例の蓄積に努めたい。

アンジオテンシン変換酵素遺伝子のI/D多型については、ケロイド患者7人全例ID型、非ケロイド患者の4人がII型、2人がID型であった。以上の結果、アンジオテンシンII1型受容体の遺伝子多型のケロイド形成への関与は考えにくく、アンジオテンシン転換酵素のD alleleの存在が真性ケロイド発症の一因となっている可能性が示唆された。その他の因子としてキマーゼ、アンジオテンシノーゲン、レニンなどの遺伝子多型も局所のアンジオテンシンII産生に関わり組織過形成に関与することが推測されており、アンジオテンシン転換酵素を含むこれらの複数遺伝子の組み合わせにより、ケロイドとしての表現型が決まるものと予想される。
アシルアニオンのアシル前同期金属錯体を用いる反応の開発に関する研究

前周期金属錯体を用いる新規反応の開発を目的として研究を行った。特に、チタンおよびジルコニウムを中心金属とする錯体を試薬として用い、いままで知られていなかった特徴ある反応を見いだすことができた。すなわち、チタノセンジクロリドとトリメチルアルミニウムとの反応から容易に合成可能なTebbe試薬を利用しビニルハライドあるいはエーテルから有機合成上重要なアリルチタノセン活性種の新たな発生法を見いだした。さらに、エステルと過剰のトリメチルアルミニウム存在下Tebbe試薬との反応で直接アリルチタノセン活性種が生成することを見いだした。また、ジルコニウム錯体としては、アルケンあるいはアルキンとSchwartz試薬との反応、続く一酸化炭素の挿入反応で容易に合成可能、かつ室温で安定に存在するアシルジルコノセン錯体の反応性につき検討した。すなわち、アシルジルコノセン錯体はルイス酸存在下"unmasked"アシルアニオン供与体としてアルデヒドと反応すること、パラジウム触媒存在下、α,β-不飽和ケトンとの反応で単座ホスフィンリガンドの共存下1、2-アシル付加生成物を与えること、また、単座ホスフィンリガンドの代りにルイス酸を用いるとMichael付加体を位置選択的に与えること、さらに、1,2-選択的アシル化反応において、光学活性な配位子を有する単座型ホスフィンリガンドを用いると、エナンチオ選択的に反応が進行することを見いだした。これらの結果は、すべて新規な発見であり、特に"unmasked"アシルアニオンの1、2-エナンチオ選択的付加反応は特筆に値するものである。安定で容易に調整可能なアシルジルコノセン錯体の“unmasked"アシルアニオン供与体としての有機反応への利用を目的として研究を行っている。アシルジルコノセン錯体はパラジウム触媒存在下、有機ハロゲン化物あるいはアリルアセテート誘導体と反応し効率良くカップリング生成物を与えることを見いだした。このカップリング反応でのパラジウム触媒はCl_2Pd(PPh_3)_2が最も良い結果を与えたが、真の反応触媒はアシルジルコノセンと2価パラジウム触媒のトランスメタレーションにより生じるジアシルパラジウム錯体から還元的脱離で生じる0価パラジウム触媒であることを明らかにした。同様に、2価パラジウム触媒存在下、α、β-不飽和ケトン誘導体とアシルジルコノセン錯体との反応では効率良く1,2-および1,4-アシル付加生成物を与えることを見出した。反応の位置選択性は用いる2価パラジウム触媒[1,4-selective:Pd(OAc)_2-BF_3・OEt_2あるいは1,2-selective:Pd(OAc)_2-PPh_3]により完全に制御可能であり1,2-選択性の発現には単座型ホスフィン配位子が重要であることを明らかにした。この反応は、先と同様にして生じる0価パラジウム触媒からの電子移動を伴うα、β-不飽和ケトン誘導体に特異的な反応であることを明らかにした。さらに単座型光学活性ホスフィン配位子として(R)-MOPを用い、エナンチオ選択的1,2-アシル付加反応にも成功した。この反応は“unmasked"アシルアニオンの初めての不斉反応への応用でありアシルジルコノセン錯体のより大きな合成試薬としての可能性を示している。1)"unmasked"アシルアニオン供与体としてのアシルジルコノセン錯体は一価の銅塩の触媒存在下、アリルあるいはプロパルギルハライドあるいはスルホン酸エステル誘導体と温和な条件下カップリング反応を起こし、アリルケトンあるいはアレニルケトン誘導体を収率よく与えた。本方法は、すでに我々により報告されたパラジウム触媒を用いるカップリング反応の相補的な反応であるが、アリルケトンの合成法としては、生成物の異性化等の問題もなく優れた反応と言える。3 α、βー不飽和アシルジルコノセン錯体とマロン酸エステルアニオンとの反応によるMichael付加反応、続く錯体塩素イオンの脱離によるケテン誘導体ージルコノセン錯体の新規発生を見いだした。

さらに、ケテン誘導体ージルコノセン錯体への一価銅の添加後、アリルはライドを加えることによりMichael付加反応とカップリング反応が一挙に進行することを明らかにした。4 α、βー不飽和アシルジルコノセン錯体と高次シアノクプラートを炭素求核試薬とする反応を検討した。すなわちα、βー不飽和アシルジルコノセン錯体は高次シアノクプラートとの反応で、ケトンα、βージアニオン前駆体になることを明らかにし、親電子試薬による補足実験でβー位炭素の補足に成功した。したがって、2)、3)の実験からα、βー不飽和アシルジルコノセン錯体のβー位炭素およびアシル基炭素は反応条件により、求核的あるいは求電子的な挙動を示すことを明らかにした。
持続可能な農業・農村の発展と金融システム-中国地域別の比較分析を中心として-

本年度は、前年度の中国東部地域(江蘇省)と西部地域(四川省)の現地調査を受けて、中部地域(湖南省)と東北部地域(吉林省)において実態調査を行った。本調査は無事に終了し、地域別の比較分析を行うためのたくさんの資料・情報・データを収集した。貧困地域の湖南省桑植県においては、農家のバイオガス設備の導入、農地・森林保護、水利灌慨、有機食品の生産・加工などの開発活動をめぐり、現状を把握した上、これらの活動をサポートするための資金を金融と財政の両面から如何に確保できるかを中心にして調査を行った。地元の農家、農村企業と農村信用合作社等を訪れると同時に、関係する地方政府の政策担当者、企業家、銀行職員たちと何回も座談会を開き、情報交換等を行った。この調査に基づいて作成した論文はすでに掲載に至った。吉林省長春市においては、吉林農業大学管理学部の研究協力を得て、農村信用合作社の省レベル連合社と2つの県レベル連合社を訪れ、農村信用合作社の改革を進める上で、避けて通らない不良債権及び積立損失の処理を中心に聞き取り調査を行い、貴重な資料を入手した。現在、この調査結果に関する論文の作成と学会の発表準備を進めている。また、前年度の調査をベースに、中国農村の環境保全と中国農村信用社のマイクロ・ファイナンス市場への参入を主題とする2本の論文を掲載した。そのほかに、学会で2回発表したほか、日本農協の歴史と発展に関する論文シリーズ(石田正昭著)を中国語に訳し、中国の学会誌での掲載が決まっている。以上本年度は、前年度の中国東部地域(江蘇省)と西部地域(四川省)の現地調査を受けて、中部地域(湖南省)と東北部地域(吉林省)において実態調査を行った。以上
技能保存と継承のための動作保存技術の開発

日本では多くの地方に伝統的な技能が存在するが,現実には教える側の高齢化,少子化による後継者不足といった社会問題の影響を受け,受け継がれるべき技術が消えつつある状況が少なくない.また,スポーツや舞踊,技能者の技など,保存・研究の対象となる動作も多い.これらの熟練した動作を保存して引き継ぐことが可能な技術を確立する必要がある.本研究ではモーションキャプチャを活用し,動作の保存と解析による特徴抽出や自熟練度評価を基に,動作の継承を可能にする手法を提案することを目的とした.技能者の身体動作だけでなく,手指の技能,道具の動きなども対象とし,解析結果をもとに熟練度の評価手法を提案し,技能継承の指針とした.動作記録とデータ分析手法の確立の初期段階として,従来から導入しているシステムによる動作保存と伝承の検証を行なった.計測・保存した幾つかの基本的な運動や技能の動作を再現した3次元アニメーションおよび解析したパラメータの数値により,運動や技能の習得の可能性を検証した.動作としては,スポーツ(ダーツ,テニス),技能としては鉋がけを対象とした.従来から導入しているモーションキャプチャシステムは,通常のビデオカメラ数台で撮影した動画に対して関節位置を手動でトレースする方式で,特別な設備が不要なため安価で運用環境に対する制限も緩いが,自動化が困難でデータ作成に時間と手間を要することが問題であった.その改善策として,深度センサ式のキャプチャを新規に導入した.深度センサ式はゲーム用インターフェイスとして最近普及しているもので,これを2台使用することで動作の誤認識を防ぎ測定精度が向上することを確認した.以上の2つのシステムにより,テニスのサーブ動作について保存した動作の解析を行ない,初心者が短時間で上達できる方法を提案し,本研究の目的である動作保存と継承に沿った意義ある成果を得られた.一方,新規導入した光学式キャプチャシステムは当初予定の加速度式から機種変更の必要が生じて導入が遅れたため,簡単な動作による検証しか行なえなかった.今後,各種の動作に対する精度の良い動作保存と解析を行なう予定である.この他,筋電位測定によるスポーツ動作の熟練度の評価方法を提案した.また,手指の動作測定による箸動作の熟練度評価を試みている段階である.現状では,記録した動作の3次元データに対して様々な評価方法を試行している段階であるが,有効な分析手法により実際の動作の特徴や運動の経過を評価するまでには至っていない.今後は各部位の3次元空間での動きとその関連性や連系する動作の有効な評価手法の確立を目標とする.平成25年度に新規導入した光学式キャプチャシステムは,当初予定の加速度式から機種変更の必要が生じて導入が遅れたため,平成26年度に入ってから動作記録とデータ分析手法の検討を開始した.計測・保存した幾つかの基本的な運動や技能の動作を再現した3次元アニメーションおよび解析したパラメータの数値により,運動や技能の習得の可能性を検証した.また,熟練技能として,チアダンス,バレエ,鉋掛けについては熟練者の動作を記録することが出来ている.しかし,生じている遅延のため,当初計画で平成26年度に予定していた評価手法と伝承方法の確立には至っていない.一方,上記の遅延を生じていた期間は,平成27年度に計画していた手指の動作記録による熟練度の評価に着手した.以前より導入済みのキャプチャソフトにおいては手指のモデルを構築し,簡単な動作を再現できることを確認しているが,使用するカメラの性能により,速い動作に対しては鮮明な画像記録が出来ず,関節位置の高精度での検出が難しかった.そこで,高速撮影と高精度の計測が可能な光学式モーションキャプチャによる手指動作の記録方法を検討,詳細な手指の動きを計測・保存することを可能にし,動作の誤認識を防ぎ測定精度が向上することを確認した.これら2つのシステムにより,手指動作の評価を実施した.具体的には,箸動作およびキーボードタイピング動作について保存した動作の解析を行ない,初心者が短時間で上達できる矯正器具やトレーニング方法を検証し,本研究の目的である動作保存と継承に沿った意義ある成果を得られた.この他,技能習熟度の評価として動作と筋電位計測の併用による評価のための同時計測にも成功した.これにより,今後は動作のみでは判らない力の入れ方について,熟練度の評価方法の検討が可能になる.当初計画において,平成27年度は主に手指の動作記録による手法の拡張性の検討を行う計画であったが,これについては平成26年度中に有効な成果を挙げることができているため,補助事業期間中で実施できていなかった部分を中心に行なった.具体的には,主に身体動作の詳細解析による評価を行なった.既に熟練技能者の動作の計測を終えている鉋掛け動作を対象として,熟練度を測る有効な評価手法を確立するための各種分析手法の適用を試みた.記録した動作の3次元データに対して様々な評価方法の有効性を検討した結果,動作の際の各関節の軌跡と,各関節同士の速度の相関係数により,動きの様々な特徴と,熟練度を評価できることが明らかになった.また,筋力の評価のために,動作と加工動力計による加工力の同時計測による評価も行なった.これにより,技能者の動きや力の入れ方の変化などを,被継承者のそれと比較することにより,有意な特徴の差を確認できた.以上の2つの手法を応用して,初心者が短時間で上達できるトレーニング方法を提案・検証した結果,その有効性を確認でき,目的としている技能の継承に沿った意義ある成果を得られた.さらに,道具や器具を使う動作に対しては,身体動作と道具の位置関係が複雑であるため,物体や道具の動作に重点を置いた動作解析・評価を行なうことにより,道具や器具を使う技能の保存と修得の方法を検討した.

実際に使用されている大工道具を用いて,ノミ打ち作業に対して動作を解析した結果,ノミが斜めに立っている状態ではノミ及びハンマーの操作が難しいなど,身体動作と道具の動きの関係に特徴が現れること分かった.これにより,道具や器具を使用する様々な技能の評価においては,人体の動作と同時に道具や器具などの物体の動作を計測・解析することが技能熟練度を評価する有効な手段となる可能性を見出した.平成25年度に新規導入した光学式キャプチャシステムは,当初予定の機種の変更の必要が生じたため導入が大幅に遅れて年度末近くとなったため,その後の研究計画に変更が生じ,平成26年度に予定していた研究内容が開始できなかったことにより,翌年度に計画していた手指の動作記録による熟練度の評価に先に着手した.手指動作の記録方法を検討・確立し,手指を使った熟練度の高い技能の保存,および継承のための補助具やトレーニングの評価を対象に研究を推進し,それに対しての成果を出すことが出来た.上記の計画変更に伴い,平成27年度は,補助事業期間中に実施できていなかった身体動作の詳細解析による評価を行なった.第一に,各種の熟練者と初心者の動作測定と比較し,熟練度の高い技能の保存,および継承のための評価とトレーニング手法の確立を目的に研究を推進し有効な成果を上げることができ,学会での4件の発表を行なった.第二に,道具や器具を使う動作に対して,物体や道具の動作に重点を置いた動作解析・評価を行なうことにより,身体動作と道具の位置関係を評価項目とすることで,道具や器具を使う技能の保存と修得の方法を検討した.これらに関しても,既に幾つかの知見を得るに至っており,学会での2件の発表も行なった.したがって,研究計画の変更に伴う実行不足部分は概ね解消され,研究開始当初に予定していた項目について,それぞれの成果が出ていることにより,「おおむね順調に進展している」とした.平成27年度の研究成果より,技能の熟練度には身体動作と道具や工具の動きとの関連性が重要であることが明らかになり,身体と物体の同時解析を更に精緻に行なう必要が生じ,1年間の補助事業期間延長を申請し承認された.そこで平成28年度は,身体と物体の位置や速度の関係性,運動の関連性から道具や器具を使う技能の熟練度を評価可能な指標を見出すことを目的とした.人間の動作は,各関節を軸とした回転運動によって行われていることに着目し,各関節を回転軸とした角加速度による運動の評価を試みた.具体的には,木工作業で頻繁に用いられる鉋(かんな)がけ動作を対象としている.しかし,角加速度は回転角の2階微分であるため雑音信号の影響を受けやすい問題があったため,非線形フィルタを用いて雑音除去を行う手法を考案し,大振幅信号成分と小振幅不規則雑音成分を分離して不規則雑音を除去している.得られた角加速度は筋力と比例関係にあると考えられるため,各作業者の足の角加速度により評価を行った.
無加圧焼結法によるNiAl金属間化合物完全緻密体の作製と特性評価

次世代の超耐熱材料の候補として、セラミックス、複合材料および金属間化合物が研究開発されつつあるが、金属間化合物のうちNi_3AlおよびNiAlの粉末冶金法によるバルク材の作製については、一般にNi_3Al粉末を缶に充填した後、脱脂処理し、熱間静水圧焼結(HIP)または鍛造などの加圧焼結法が用いられている。しかし、これらの加圧焼結法ではニアネットシェイプの部品は作り難い。そこで、ニアネットシェイプの部品を作ることが出来る粉末成形+無加圧焼結法によって完全緻密なバルク材を得ることが望ましいが、申請者は、申請者が提唱している「平衡ガス圧説」に基づくとそれが可能であると考え、試料作製条件を種々検討した結果、すでにNi_3Alについては実際に可能であることを昨年度に示している。本年度は、NiAlについても同様に、無加圧焼結によって完全緻密なバルク材を得ることが可能であるかどうかを種々検討した。原料粉としては、NiAl粉、Ni_3Al粉およびNi粉を用い、種々組成の異なる混合粉を調製し、ボールミル粉砕した。そして、金型成形後、種々の温度、時間の下で無加圧真空焼結した。得られた焼結体について諸性質を測定し、以下の諸結果を得た。(1)NiAl(Niat%=4659)の焼結緻密化は、焼結条件が1773K×3.6ksの下では混合粉の粒度と組成に強く依存し、例えば粒度が14μmではいずれの組成でも完全緻密化しなかったが、3μmとなると58at%Niのものは完全緻密化した。さらに粒度が12μmとなると、5059at%Niのものは完全緻密化した。これらは、NiAlの拡散速度の組成依存性から説明できた。(2)完全緻密焼結体の硬さは50at%Niにおいて最小となり、かつ加圧焼結体の値(文献値)とほぼ同等の値であった。
植物個体内・受光量と光合成量のフラクタル分布モデル(光のパイプ・モデル)の検証

林業の多面的機能である、森林の一次生産量(炭素吸収量)、およびその気候変動に対する応答を定量的に評価するためには、枝葉レベルの反応から、森林レベルの反応を結ぶ理論が必要である。森林の機能は、それを構成する、各地点の微環境や枝葉の生理活性の、空間分布および頻度分布(統計分布)によって、決定されるといえる。研究代表者は、植物の形態および機能のフラクタル構造を明らかにするために、草本の形態計測を行った。その結果、草本の成長において、申請書で予測した結果(フラクタル成長による動的スケーリング則、および、成長するパターンの時間依存べき乗則)が得られた。また、これらの結果を査読付き英文誌に論文として発表した。,本研究の成果は、これらの「非生物・制御環境下」でのパターン成長に於いて研究されてきた動的スケーリング則、および時間依存べき乗則を、野外生態系に於ける植物の成長へと拡張するもので、これまでに全く報告例のない、画期的なものである。また、日本生態学会において、樹木等のフラクタル構造に関するシンポジウムを主催し、その内容を総説(査読あり、主著2編、共著2編の合計4編)として日本生態学会誌で報告した。また、数理モデルから、フラクタル構造をもつ植物の個体内各部分の受光量や成長速度の頻度分布は、対数正規分布となるという予測を得た。樹木の測定結果は予測と一致し、樹木における末端枝の成長速度は、個体内で対数正規分布していた。さらに、この分布が、樹木のフラクタル構造から説明できることを解明した。世界で初めて、樹木のフラクタル構造から、森林内部の環境および各器官の生理反応の不均一性を定量的に説明する理論を構築できた。この成果の学会発表により、2012年日本生態学会近畿地区会奨励賞を授賞した。これまでの研究期間で得られた成果について国際誌原著論文・国内学会誌等で多数発表しているだけでなく、当該年度の成果について、2012年日本生態学会近畿地区会奨励賞を授賞している。今後の計画として、木本(アカメガシワ、コナラ、イヌツゲ、シキミ)等の伐採を行い、それらの当年枝の成長量の計測を行って、樹木個体内の光合成速度の個体内分布(植物個体内・受光量と光合成量のフラクタル分布)を明らかにする。申請者は、申請書に於いて「葉の空間配置が自己相似性(フラクタル性)を持てば、それぞれの葉の受光量の空間分布も自己相似性を持つのではないか」いう新しい仮説「個体内・光のフラクタル分布仮説」を提唱した。以上を、「個体内・光のフラクタル分布仮説」(="光のパイプ・モデル")として提唱した。本年度では、植物の形態および機能のフラクタル構造を明らかにするために、石川県立大学附属農場に於ける草本(キクイモ)、木本(アカメガシワ)、石川県林業試験場において草本(ウバユリ)の形態計測を行った。その結果、草本の成長において、申請書で予測した結果(動的スケーリング則および、成長するパターンの時間依存べき乗則)が得られた。これらの成果に於ける意義を述べる。これまでの動的スケーリング則は、塩化アンモニウム樹枝上結晶の成長や、液晶パターンの成長など、「実験室で、環境を制御した場合にのみ」観測されていたものであった。本研究の成果は、これらの「非生物・制御環境下」でのパターン成長に於いて研究されてきた動的スケーリング則、および時間依存べき乗則を、野外生態系に於ける植物の成長へと拡張するもので、これまでに全く報告例のない、画期的なものである。さらに、形の科学会で上記の成果について口頭発表を行った際に、液晶パターンを研究する物理学者が結果に興味を持ち、その研究者と共同でこれらの結果を論文にまとめていくことになった。現在、英文論文を投稿準備中である。

世界で初めて、樹木のフラクタル構造から、森林内部の環境および各器官の生理反応の不均一性を定量的に説明する理論を構築できた。この成果の学会発表により、2012年日本生態学会近畿地区会奨励賞を授賞した。得られた結果を学会で単に発表するだけでなく、その成果発表を通じて異なる分野の共岡研究者を得ることが出来た。これまでの研究期間で得られた成果について国際誌原著論文・国内学会誌等で多数発表しているだけでなく、当該年度の成果について、2012年日本生態学会近畿地区会奨励賞を授賞している。来年度から、木本(ネジキ、アカメガシワ、コナラ、イヌツゲ、シキミ)等の伐採を行い、それらの当年枝の成長量の計測を行って、樹木個体内の光合成速度の個体内分布を明らかにする、現在、伐採木の探索を行っている。今後の計画として、木本(アカメガシワ、コナラ、イヌツゲ、シキミ)等の伐採を行い、それらの当年枝の成長量の計測を行って、樹木個体内の光合成速度の個体内分布(植物個体内・受光量と光合成量のフラクタル分布)を明らかにする。
ユーラシア広域分布種のコアコレクションを使った適応遺伝子の解析と保全への応用

タルホコムギの分布全域についてその遺伝的変異を研究したところ,葉緑体ゲノムでは1つのクラスターであったが,核ゲノムでは互いに離れた2つのリネージの存在が見いだされ,この2つは数百万年にわたる隔離で成立したと推定された。なお,現在では2つが同所的に生育している場合もあり,それぞれの分集団が成立した後,分布を広げたと考えられる。近縁の野生オオムギでも同様な分集団構造が見られたので,こうした広域分布種では,種の進化過程で生じる分集団構造が重要であることが明らかとなった。タルホコムギは3大穀物のひとつ,パンコムギにDゲノムを提供した祖先野生種で,ユーラシア大陸中央部に広く分布する。作物近縁種であり,これまで分布のほぼ全域にわたって収集と保存が行われてきたので,この種を対象に広域分布種の遺伝的多様性の研究を実施している。分布域を網羅する122系統について,核遺伝子の塩基多型による集団構造と各種形態形質の関係を調べた。いくつかの形質で,分布域の東西に地理的クラインが認められるが,そのクラインは氷河期の終了にともなう分布域拡大が始まる前に,すでに存在した集団の分化に起因することが示された。またこれまで,多様性が高いとされる西部(トランスコーカサス地方・イラン)の集団を中心に,各種調査がされデータが蓄積されてきた。本年度は,調査が手薄な東部(中央アジア、中国西部)の集団に光を当て,この地域由来の系統間で開花期変異を調査した。具体的には,イラン・トルクメニスタン・ウズベキスタン・キルギスタン・タジキスタン・カザフスタン・中国西部で収集された50系統を,非加温温室で栽培し,開花日数を調査した。その平均は157.4日(標準偏差6.9)であり,最も早生の系統(144日)と最晩生の系統(187日)の開花日数の差は,43日であった。これらのことから,タルホコムギは分布域の東部においても,相当規模の開花期変異を持つことが示された。当初予定していた野生オオムギの研究については,分担者の異動に伴う圃場・実験室の変更のため実施できなかったが,別の研究者に新規分担をお願いし了承されたので,次年度より開始する予定である。タルホコムギでは,分布域を広くカバーする187系統についてDArT (Diversity Array Technology)マーカーによるジェノタイピングを行い,種内の遺伝的分化パターンを解析した。今回使用した7000のマーカーのうち,約4000で多型が見られた。このうち遺伝子地図情報のある253マーカーをつかって解析したところ,この種内には遺伝的に分化した3つのグループがあることが明らかとなった。この結果は,AFLPマーカーによる解析結果(Mizuno et al./2010 Mol Ecol 19 : 999-1013)と一致する。野生オオムギ(Hordeum vulgare ssp.spontaneum)は,タルホコムギ同様ユーラシア広域分布種であるが,タルホコムギと比較して分布域がやや高温・乾燥の地域を中心としている。平成23年度は,ICARDAから分譲された野生オオムギ150系統および,岡山大学資源植物科学研究所で保有する野生オオムギ250系統について,5つの核遺伝子の多型解析を行った。現在,得られた多型を元に詳細な集団構造解析を進めている。出穂反応に関わる形質については,岡山大学保有の野生オオムギのうち161系統について春化要求性程度について調査した。その結果,約7割の系統は播性程度IIIに分類されること,7系統については春播性(非低温要求性)に分類される事が明らかとなった(Saisho et al.2011)。また近縁野生種の適応形質の遺伝様式の基盤解明のため,エマルジナータ亜節の二種間でF2の遺伝解析を行った。その結果,穂の形態を形成する遺伝子座が,1つの連鎖群に集中して存在することがわかった。また六倍性種Aegilops juvenalisについても,遺伝的多様性の解析を行った。タルホコムギ:北コーカサス地方で採集した16系統について,形態調査とジェノタイピングを行った。その結果,全て形態的にはtauschii亜種であることがわかった。葉緑体ハプロタイプは,全てがタルホコムギの種内でもっともメジャーなタイプに分類され,AFLPでは南部のデルベント市近郊で採集された11系統と,北部で採集された5系統の2つのクラスターに分かれた。全体の多様性からみると,北の集団はユーラシア全域のタルホコムギからなるTauL1に属し,南部のものはstrangulata亜種を含むTauL2に属した。またこれとは別に,タルホコムギ187系統のDArTマーカーによるジェノタイピング・データを詳細に解析した。

コアレッセント・シュミレーション法を用いたところ,タルホコムギ種内の2つの大きなlineage (TauL1とTauL2)の分岐は,数百万年前と推定された。このことは,これら2つのlineageの起源が,タルホコムギが種として誕生した当初まで遡りうることを示唆する。この種がどのように進化してきたのかについて,これまでに類似の研究は無いので,この結果は新規性が高い。野生オオムギ:野生オオムギのコアコレクションを対象に,95 SNP lociのジェノタイピングを実施した。さらに,既に集団全体の構造が明らかになっているタルホコムギで進めている発芽時の耐塩性について,分布域の大部分が重複する2種を比較することを目的に,形質評価に取り組んだ。95SNP lociに基づく解析の結果,これまでに実施した5 STS loci (169 SNPs)に基づく集団構造解析の結果に類似するが,より詳細な種内の分集団構造が明らかになった.今後,詳細な集団構造と発芽時耐塩性の自然変異を統合的に解析することにより,野生オオムギの遺伝的変異の全容が解明されるであろう。平成22年度は,当初予定していた野生オオムギの研究が分担者の異動によって出来なくなったが,タルホコムギの研究が予想外に進展した。そのため初年度が終わった時点で,研究組織を見直し新たなスタートを切ることが出来た。野生オオムギ研究は新規分担者に依頼し,またタルホコムギ近縁野生種を担当する分担者も加えることが出来た。そのため最終的には,当初計画した以上に幅広い研究を進めることが可能であると予想している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に研究組織の見直しを行ったので,24年度は同じ体制で研究を推進する。内容的に一部追加した部分があるが,それは新規分担者の習熟している分野なので,とくに実施が困難であるとは考えられない。そのため,研究を遂行する上での問題点は特にないと考えられる。
機械学習モデル多様化による機械学習応用システムの高信頼化設計および評価

近年、機械学習応用システムへの期待が高まっているが、機械学習モデルの出力は本質的に不確実であるため、誤った出力によりシステム全体の信頼性や安全性が損なわれるリスクがある。機械学習応用システムの設計では機械学習モデルの不確実かつ多様な出力を考慮に入れた信頼性設計が必要である。本研究では、一つのシステムに複数の機械学習モデルを導入し、多様性を高めることでシステム全体の信頼性向上を図る手法を研究する。複数の異なる機械学習モデルを用いた場合のシステム全体の信頼性への影響を確率的な解析によって明らかにし、実際に利用可能な機械学習アルゴリズムやデータを用いてその有効性を検証する。
妊婦授乳婦の日焼け止めと子どものエナメル質低石灰化症発症との関連

本研究は、ビタミンDがエナメル形成時の石灰化にどのような役割を演じているのかを明らかにし、Molar Incisor Hypomineralization (MIH)の発症との関連を見出すことを目的としている。本研究成果より、活性型ビタミンD3は歯原性上皮細胞においてエナメル芽細胞への分化誘導因子であることが明らかとなった。また、ビタミンD欠乏餌を12週間与えることにより、血中のビタミンD(25OHD2, 25OHD3)濃度が低下したビタミンD欠乏モデルラットが作成でき、ビタミンD欠乏モデルラットから出生したラットの切歯と臼歯は摩耗し、エナメルの石灰化不全が疑われた。紫外線によりビタミンDが合成され、合成されたビタミンDが間葉系細胞による硬組織である骨形成に重要な働きがあるはよく知られているが、上皮系細胞の硬組織形成、つまりエナメルの石灰化への役割は不明な点も多い。今年度は、ビタミン欠損食で飼育したマウスの歯の発生をマイクロCTで解析した。その結果、予想に反しビタミン欠損食で飼育したマウス歯牙の石灰化度は、コントロールマウス群と比較して有意な差はなかった。しかしながら、細胞培養や歯胚の器官培養に於いては、ビタミンDがエナメル形成を有意に促進させた。生体と培養系での結果の差は、マウス全体のミネラルバランスによるもの、あるいは、元々夜行性であるマウスは、非常に弱い光でも十分な量のビタミンDを合成しうる可能性がある。また、歯原性上皮細胞にビタミンDを作用させるとTRPVチャネルファミリーの誘導が確認された。そこで、TRPVチャネルの阻害剤存在下で、ビタミンDによるエナメル芽細胞の石灰化を検討した。その結果、歯原性上皮細胞にビタミンDを添加し培養すると阻害剤の有無に関係なく、アメロブラスチンを発現するエナメル芽細胞に分化した。培養1週間後には、阻害剤を含まない培地で培養した歯原性上皮細胞はアリザリンレッド陽性の石灰化物を産生していた。一方、阻害剤を添加した培地で培養した歯原性上皮細胞のアリザリンレッド陽性度は、コントロールと比較し低下していた。つまり、ビタミンDによる歯原性上皮細胞の石灰化には、TRPVチャネルが生理活性を発揮する必要がある事が示唆された。また、本園度はビタミン欠損食で飼育したマウスの歯の切片を発生段階別に調整した。研究実績の概要にも記載したが、予想に反しビタミン欠損食で飼育したマウス歯牙の石灰化度は、コントロールマウス群と比較して有意な差はなかった。この結果は、生体における内分泌代謝のフィードバック作用によるものやマウスという夜行性動物による影響なども考えられる。近年、Molar-Incisor-Hypomineralization(MIH)という疾患の報告が増えてきている。本研究は、ビタミンDがエナメル形成時の石灰化にどのような役割を演じているのかを明らかにし、低ビタミンDの妊婦・授乳婦の子どもの切歯と第一大臼歯のエナメル低石灰化症の発症リスクについて検討し、MIHの病態発症機構を解明することを目的とする。これまでの細胞レベルの研究成果により、ビタミンDがエナメル芽細胞分化を促進し、十分な量のカルシウムイオンの共存により、エナメル基質の石灰化が誘導されることが明らかとなった。本年度はラットのビタミンD欠損モデル系を作成し、エナメル形成にどのような影響を及ぼすか検討した。その結果、これまでの研究報告通り、ビタミンD欠損モデルラットの骨密度は、通常餌ラットの骨に比べて有意に減少していた。このことから、ビタミンD欠損モデルの系が機能していることが明らかとなった。エナメル質形成をマイクロCTを用いて解析すると、ビタミンD欠損モデルラットの歯牙の先端に摩耗が認められ、ビタミンD欠損モデルラットのエナメル質が形成不全になっていることが示唆された。一方で、エナメルの厚さを測定してみると、ビタミンD欠損モデルラットのエナメルの層が、通常餌を与えられたラットの歯牙のエナメル層よりも厚くなっていることが明らかとなった。この結果は、ビタミンD受容体欠損モデルマウスでも認められている表現型で、どのような機構でエナメル質の層が厚くなるのかを解明する必要があると考えられる。これらの結果から我々は、ビタミンDはエナメル芽細胞分化の初期と後期の成熟期において、異なった役割を演じているのではないかと推測し、来年度の研究を行っていくこととした。本年度はラットの系でビタミンD欠損餌モデルを作成し、マイクロCT解析を行った。エナメル質の石灰化度の低下などの表現型が認められた。ビタミンD欠損餌モデルラットの歯の発生中の切片を用い、カルシウムイオン輸送に関連するチャネルタンパク質の免疫染色を行い、通常食を与えたラットの歯胚と発現強度の違いを認めた。今後は、発現強度を定量的に評価していく。胎児期から授乳期にかけてエナメル芽細胞が分化し、エナメルの石灰化が進行する第一大臼歯と中切歯に限局したエナメル形成不全が認められるMolar-Incisor-Hypomineralization(MIH)の報告が増えてきている。

昨年度はラットのビタミンD欠損モデル系を作成し、エナメル形成にどのような影響を及ぼすか検討し、ビタミンD欠損モデルラットの歯牙の先端に摩耗が認められ、ビタミンD欠損モデルラットのエナメル質が形成不全になっていることを明かとした。一方で、エナメルの厚さを測定してみると、ビタミンD欠損モデルラットのエナメルの層が、通常餌を与えられたラットの歯牙のエナメル層よりも厚くなっていた。ラットなどのげっ歯類は、蛍光灯から発生する紫外線波長の光によってもビタミンDを合成しうるとの情報があり、本年度からLEDを用いたライトで飼育した、ビタミンD欠損モデルラットを解析した。この結果、蛍光灯かで飼育した場合よりも歯の摩耗が進行してることが分かり、よりビタミンD欠乏の症例に近いモデルになったことが示唆された。現在このラットの歯の発生過程での変化を解析中である。本研究は、ビタミンDがエナメル形成時の石灰化にどのような役割を演じているのかを明らかにし、Molar Incisor Hypomineralization (MIH)の発症との関連を見出すことを目的としている。本研究成果より、活性型ビタミンD3は歯原性上皮細胞においてエナメル芽細胞への分化誘導因子であることが明らかとなった。また、ビタミンD欠乏餌を12週間与えることにより、血中のビタミンD(25OHD2, 25OHD3)濃度が低下したビタミンD欠乏モデルラットが作成でき、ビタミンD欠乏モデルラットから出生したラットの切歯と臼歯は摩耗し、エナメルの石灰化不全が疑われた。歯原性上皮細胞や歯胚の器官培養の研究結果から、ビタミンDがエナメル芽細胞分化を促進させ、エナメルマトリックスの石灰化に必須であることがこれまでの研究で分かっている。石灰化物の産生量を見ると、培地中のCa濃度と相関しており、これらの細胞外カルシウムが石灰化にどのように影響しているかを検討する。歯の形成過程ではエナメルは、歯原性上皮細胞である中間層の細胞と接しているエナメル芽細胞によって分泌される基質が石灰化して形成される。この場合、エナメル形成に必要なカルシウムは、エナメル芽細胞から調達されているが、細胞内をどのような機構で移動しているのかは不明な点が多い。このカルシウムの移動を培養細胞、歯の器官培養系を用いてモニターし、ビタミンDによるカルシウム移動の変動について検討を行う。動物実験ではビタミンDを含まない飼料で飼育した群、ビタミンDを含まない飼料で飼育した妊娠マウスにサプリメントとしての活性型ビタミンDを投与した群、通常の飼料で飼育した群、通常飼料にサプリメントとしての活性型ビタミンDを投与した群の臼歯、切歯の石灰化度をマイクロCT、軟X線、組織切片で比較検討する。また、出生直後のマウスから、歯胚のmRNAを抽出し、エナメル基質蛋白群、calbindin-D28、Cyp24a1、Cyp27a1、Cyp27b1,Cyp2R1の遺伝子発現をリアルタイムPCRで解析する。また出生直後のマウスの一部から歯胚切片を作成し、HE染色にて組織学的に検討する。また、アルカリホスファターゼ染色、Alizarin Red染色およびエナメル基質蛋白群、calbindin-D28、Cyp24
菱鉄鉱中のアンモノイド化石の保存・産状

北海道・上部白亜系中の菱鉄鉱ノジュールを産する貧酸素環境の層準等から, Sphenoceramus naumanniのセンサス群集を発見した.これらは合弁で,非常に薄く壊れやすい後耳が保存されており,当時の個体群がそのまま埋没・固定された可能性が高い.底生生物の活動に不適な環境下で,逆に生態情報を保ったままの化石群が保存されるという逆説的な結果は,今後のイノセラムス類の古生態復元の上で重要なヒントとなる.北海道・上部白亜系中の菱鉄鉱ノジュールを産する貧酸素環境の層準等から, Sphenoceramus naumanniのセンサス群集を発見した.これらは合弁で,非常に薄く壊れやすい後耳が保存されており,当時の個体群がそのまま埋没・固定された可能性が高い.底生生物の活動に不適な環境下で,逆に生態情報を保ったままの化石群が保存されるという逆説的な結果は,今後のイノセラムス類の古生態復元の上で重要なヒントとなる.平成21年度は,北海道に分布する白亜系蝦夷層群を中心に,本邦の中・古生界で菱鉄鉱ノジュールの産状を調査した.その結果,北海道達布地域に分布する上部蝦夷層群の沖合泥岩相のうち,コニアシアン階サントニアン階にかけてのいくつかの層準中に,黄色黄褐色を呈する特異なノジュールが普通に含まれていることを見いだした.粉末X線分析の結果,これらの主成分は菱鉄鉱(FeCO3)であることが確認され,これらが菱鉄鉱ノジュールであることが確かめられた.また,蝦夷層群の石灰質ノジュールには,硫酸還元バクテリアの活動によって形成された黄鉄鉱(FeS2)が普通に含まれるが,菱鉄鉱ノジュール中にはそれがほとんど含まれないことが確認された.これは菱鉄鉱の形成に硫酸イオンの有無が大きな影響を与えており,硫酸イオンが存在する環境では鉄は硫化鉄(黄鉄鉱)として消費されてしまい,鉄の炭酸塩(菱鉄鉱)は形成されないという仮説を強く支持する.一方,小型のイノセラムス:Sphenoceramus naumanniは,蝦夷層群上部の泥岩相から多産する.その産状を詳細に調べた結果,本種は通常の石灰質ノジュールばかりでなく菱鉄鉱ノジュール中からも産出することがわかった.両者の産状を比較すると,石灰質ノジュール中のものは,殻の見かけの保存状態は良いが,離弁個体が多く,水流によって運搬された異地性の産状を示していることが多いことがわかった.他方,菱鉄鉱ノジュール中の個体は,見かけの保存状態は悪いが,合弁のバタフライ産状を示す個体が特徴的に含まれるなど,むしろ本種固有の生態情報をよく残していることがわかった.この差異は,石灰質ノジュールと菱鉄鉱ノジュールの形成環境に関係している可能性が高い.今後,これらの観察を手がかりに,菱鉄鉱ノジュールの特殊な形成環境や,当時の海生動物の古生態をさらに解明してゆく必要がある.平成22年度は,北海道・達布,古丹別,羽幌地域に分布する白亜系上部蝦夷層群を中心に,本邦の中・古生界で菱鉄鉱ノジュールおよびそれに関連したの産状を調査した.その結果,蝦夷層群の沖合泥岩相のうち,セノマニアン階の一部,コニアシアン階サントニアン階にかけてのいくつかの層準中に,黄色黄褐色を呈する菱鉄鉱ノジュールがかなり豊富に含まれていることを確認した.これらの層準は,平行葉理泥岩,ないし塊状無層理泥岩で特徴付けられるが,いずれも生物擾乱に乏しく,イノセラムスを除く底生生物化石に極めて乏しい.これは,白亜紀中期に発達したOceanic Anoxia(無酸素水塊)の何らかの影響下で堆積したことを示唆する.ただし,なぜ海底周辺に硫酸イオンが存在しなかったのかという,今後につながる新たな問題が提起された.一方,小型のイノセラムス:Sphenoceramus naumanniが,合弁のバタフライ産状を示して菱鉄鉱ノジュール中に保存されている実例を数多く観察することができた.今後,菱鉄鉱ノジュール中に例外的に残されている本種固有の生態情報を解明してゆく必要がある.他方,菱鉄鉱の形成過程を研究した過程で,リン酸カルシウムにより交代され,化石化する別の重要な化石化プロセスがあることがわかってきた.この過程は今までほとんどノーマークであった.今後,これらの観察を手がかりに,菱鉄鉱ノジュールに加え,リン酸カルシウムによる特殊な化石形成過程や,当時の海生動物の古生態をさらに解明してゆくヒントが得られた.平成23年度は,北海道の達布・古丹別・羽幌地域に分布する白亜系上部蝦夷層群を中心に,本邦の中生界で菱鉄鉱ノジュールおよびそれに関連するSphenoceramus naumanniの産状を調査した.その結果,上部コニアシアン階の菱鉄鉱ノジュール中,およびサントニアン階の泥岩母岩中から,例外的に生態情報がよく残されたS.naumanni化石群が産することがわかった.

この化石群は数個体50個体よりなり,両殻が揃うバタフライ型や合弁で産するばかりでなく,通常は保存されない非常に薄く壊れやすい後耳(ear)がよく保存されているのが特徴である.殻のサイズ分布は多モード型であり,異なる年齢群が識別できる可能性がある.これらは当時の個体群が瞬時に固定されたセンサス群集である可能性が高い.いずれにしても底生生物の活動に不適な環境下で,逆に生態情報を保ったままの化石群が保存されているという逆説的な結果が得られたことは,今後,イノセラムス類の古生態を復元する上で重要なヒントとなる.一方,異常巻アンモノイドの殻サイズの増大と菱鉄鉱ノジュールの分布との関係については,両者の関係を示唆するデータが得られつつあった.しかし,一昨年秋の集中豪雨で観察対象の露頭が埋没したため,その後十分なデータ数を得ることができず,確証を得るには至っていない.他方,本研究の過程で,糞粒ペレット濃集層において遺骸の軟体部がリン酸カルシウムにより交代され,3Dで保存されるという別の化石化プロセスがあることがわかった.この発見は予想外で,これまで全くノーマークであった化石化過程である.よって,今回の基盤研究(C)の成果は,菱鉄鉱ノジュールの成因に加え,今後,リン酸カルシウムによる軟体部3D保存の解明[基盤研究(B),No.24340129]を進めてゆく上でも重要なヒントとなる.