【科学】哺乳類と爬虫類-鳥類は、独自に鼓膜を獲得－2億年以上前の進化の痕跡を発生学実験で明らかに－

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要旨

理化学研究所（理研）倉谷形態進化研究室の倉谷滋主任研究員、武智正樹元研究員、東京大学大学院医学系
研究科の栗原裕基教授、北沢太郎元大学院生らの共同研究グループ※は、マウスとニワトリの胚発生において
同じ遺伝子の働きを抑える実験を行い、進化の中で哺乳類系統[1]と爬虫（はちゅう）類-鳥類系統[2]がそれぞれ
独自の発生メカニズムにより鼓膜を獲得したことの発生学的証拠を発見しました。

陸上脊椎動物は、空気中の音を聴くために、鼓膜[3]と中耳骨[4]を顎（がく）関節の近くに進化させてきました。中耳
骨は、哺乳類では3個、爬虫類と鳥類では1個あります。これらの骨は化石にも残ることから、その進化の歴史をた
どることができ、哺乳類の祖先で顎とその支持装置を構成していた骨が次第に中耳の骨へと変化していった様子が
明らかになっています。しかし、どのようなきっかけで、哺乳類系統が爬虫類-鳥類系統よりも多くの中耳骨を持つ
ようになったのかは不明でした。また、鼓膜のような軟組織は化石には残らないため、鼓膜がいつ獲得されたのか
は分かっていませんでした。

共同研究グループは、胚発生時に顎の前駆組織を下顎へ分化させる遺伝子の働きを抑える操作を行い、下顎の
位置にも上顎の骨が発生するようなマウスとニワトリを作り出しました。マウスでは遺伝子ノックアウト技術[5]を使い、
ニワトリでは発生中の胚に薬剤を投与して得たもので、骨格の形態に対してまったく同じ効果が出ることが確認でき
ました。しかし、鼓膜に対しては、マウスとニワトリで正反対の影響が見られ、マウスでは鼓膜がなくなり、逆にニワト
リでは鼓膜が上下に拡張することが分かりました。このことは、発生においてマウスの鼓膜は下顎の一部として、これ
に対しニワトリの鼓膜は上顎の一部として、つまり両動物が別々の発生メカニズムにより鼓膜を作っていることを示し
ています。

この発生メカニズムの明確な違いは、哺乳類系統と爬虫類-鳥類系統が分かれた後に、鼓膜が両系統で独立に獲得
されたことを示唆します。また、鼓膜の位置の違いが、2系統の動物で異なる数の中耳骨を進化させたきっかけの1つ
であったと推測されます。

本研究は、英国のオンライン科学雑誌『Nature Communications』（4月22日付け）に掲載されます。
※共同研究グループ

理化学研究所倉谷形態進化研究室
主任研究員倉谷滋（くらたにしげる）
元研究員武智正樹（たけちまさき）（現東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科分子発生学分野テニュアトラック助教）

東京大学大学院医学系研究科分子細胞生物学専攻生化学・分子生物学講座
教授栗原裕基（くりはらひろき）
元大学院生北沢太郎（きたざわたろう）（現日本学術振興会特別研究員 PD 疾患生命工学センター動物資源学部門）

http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150422_2/