ぜカブトムシ 角 蛹 突然出現 き
～三次元構造 形態形成 け
折 畳み 展開 重要性を提唱～
ポイント
古屋大学大学院生命農学研究科 研究科長 川 一人 後藤 寛貴 う
特任助教 研究 巨大 角 幼虫 蛹
際 短時間 現 仕組 研究 カブトムシ 角 小さく折 畳 だ状態 形成し お 、脱皮時 そ 一気 展開 す いう二段階 ステップ 角 作 っ い こ 実験的 示
幼虫 頭 中 角 前駆体 あ 角原基 存在
複雑 折 袋状構造 い 後藤特任助教 わ わ 複雑
袋状構造 、コンピューター 中 再構築し、そ 計算 膨 ませ だけ 、完全 蛹 形態 出現す こ 証明 前駆体 わ わ構造 中 既
角 完全 立体構造情報 存在 い 膨 時 見
元形 わ わ構造 折 状態 作 いう セ う 行
わ い 謎 研究 折 畳 ＆展開 形態形 理解
向 実験 角 取 基礎的 組織観察 最新
子生物学的手法 コンピュ タ ュ ョン 用い 解析 取 入 実験系 解析系 整備 任意 立体構造 作 折 畳 原理 解明 取 組 い
本研究 果 英国 ン イン国際専門誌 Scientific Reports 現地時間2017年10
24日付 日本時間 日夜 発表
研究背景と内容
生物 元形態 形 機構 生物学 大 問題 一 脊椎動物
内骨格 持 動物 場合 基本的 胚発 生 終 了 後 体 外 観 大 変 え
連続的 長 一方 昆虫
代 表 体 表 面 硬 伸 展 性 乏 い チ 1 持 外骨格動物 場合 チ
外側 長 制限 い
外骨格動物 脱皮 都度 古 い チ 脱 捨 不 連 続 的
長 際 新 い チ 古い
チ 直 折 畳 状態 形
脱皮 際 展開 脱皮
長 可能 い
多 昆虫 幼虫期 間 一回 脱皮 形態変 小 新 い チ 折 畳 度合い あ
大 あ 幼虫 蛹 幼虫
虫 脱皮 際 一回 脱皮 大 異
姿 変 時 新 作 構造
非常 複雑 チ 折 畳 見
突出 角 典型的 例 蛹期 出現 角 蛹 先立 幼虫 頭部内 皮 細 胞 増 殖 折 畳 構 造 作
幾重 折 畳 角原基 角
前駆体 形 図 1a 蛹 時 体液 送 込 展開 細長 先端 岐構造 持 角 図 1
角原基 頭部 中 いう狭い空間 展開 初 最終形態 複雑 構造 元 細胞
増殖 折 畳 作 いう非常 複
雑 形態形 行 い う 原基 折 畳
状態 作 脱皮 展開 初 完 形
いう発生 タ ン 昆虫 中心 外骨格生物
広 う 複雑 形態形 可能
い 発生原理 わ い
研究 内容
昆虫 実験 あ ョウ ョウ エ 虫原基2
折 畳 構造 い 原基 最終形態
変 単 展開 細胞 裂や変形 移動 伴う非常 複雑 セ あ 折 畳 構造 展開 最 終形態 形 機構 一部 担 い い わ
い 一方 角 角原基 角 変
折 畳 展開 説明 単純 セ あ
予想 図 2 複雑 現象 理解
単純 系 出発 常道 々
角 研究 開始
完 原基 角 変 際 折 畳 展 開以外 要因 細胞増殖や細胞移動 部 的 伸展や収縮
関わ い い 検証 通常 2 時間 要 展開 セ 人為的 1
縮 細胞 増殖 時間
原基 角 形状 変
細胞増殖 原基 角
変 関わ い 言え ホ
ン固定 角原基 角
変 調 原基
角 形状 変
原基 細胞 生 い い い細胞 移動や能動的細胞変形 原基 角
変 関わ い わ
最後 実際 角原基 元 コンピュ タ チ 角原基 作 図 4
チ 角原基 表面 伸展 収縮 い う 条件 コンピュ タ 展開
原基 角 形状 変 図 5 原基 局所的 伸展
や収縮 原基 角 変 関 い 言え 以 実験結果 角原基 角 変 既 形 折 畳 物理的 展開 いう単純 セ あ 結論付
角原基 折 畳 皺 タ ン 観察 角原基 場所 皺 方向性や深
違い あ 皺 チ ュ ョン 展開 皺
タ ン 異 形状 展開 図 5 原基 形 過程 原基
適 位置 特定 折 畳 皺 タ ン 形 あ 物理的 展開
元形態 作 言え 逆 言う 局所的 折 畳 皺 タ ン 少 変 最終的 角 形状 様々 変 可能 言え 後 原基 形 過程 局所的 折 畳 皺 タ ン 形 セ 研究 い 折 畳 展
開 通 元形態形 機構 明 い 期待
成果の意義
折 畳 展開 元形態形 機構 重要性 提唱 実験 系 確立
折 畳 展開 元形態形 機構 外骨格 生物 一般的 形態形 様
式 あ 現象 知 い 適 系 い い 原
理 深 研究 あ 本研究 折 畳 展開
重要性 提起 適 実験 系 確立
用語説明 1． チ
生物 表皮細胞 泌 形 膜状 構造 総称 昆虫 キチン質 主 硬い外骨格 形 い
2． 虫原基
昆虫 幼虫 体内 存在 虫時 特定 器官 肢や翅 変 原基
論文名
タイトル：Complex furrows in a 2D epithelial sheet code the 3D structure of a beetle horn 訳：二次元 皮細胞シートの複雑な皺が、カブトムシの角の 次元構造を規定する
著者： 松田 佳祐 大阪大学 、後藤 寛貴* 名古屋大学 、多鹿 友喜 群馬大学 、
須志田 隆道 北海道大学 、青沼 仁志 北海道大学 、新美 輝幸 基礎生物学研究所 、 秋山 正和 北海道大学 、井 康博 京都大学 、近藤 滋 大阪大学 *責任著者
掲載誌： Scientific Reports 7:13939(2017) DOI： 10.1038/s41598-017-14170-w
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