広報活動

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2013年7月9日

理化学研究所

胚発生過程と化石記録から解き明かされたカメの甲羅の初期進化

-カメの背中の甲羅は肋骨成分のみから進化してきたことが明らかに-

骨格標本

パリ自然史博物館に展示されているカメ(左)とアルマジロ(右)の骨格標本

「鶴は千年、亀は万年」と、長寿の代表選手のように言われているカメですが、万年は無理としても種類によっては百数十年生きた記録もあるそうです。あの鎧(よろい)をかぶったような特殊な容姿はいかにもガードが固そうで、外敵から身を守る“専守防衛”にはもってこいですね。

カメの容姿を特徴づけているのが甲羅です。この甲羅がどのような初期進化を経て今の形になったのかについては、動物学者の間で19世紀から現在にいたるまで論争が続いています。理化学研究所の研究者を中心とした研究グループは、この謎を解くため、カメの胚の発生過程に関する組織学的な観察と、三畳紀の化石記録の調査を行いました。

脊椎動物の進化の歴史の中では、アルマジロやワニ、ある種の恐竜などのように、背中に「骨の装甲」を持つ動物が登場しています。これら多くの脊椎動物の骨の装甲は「皮骨」と呼ばれる組織です。カメの背中の甲羅(背甲)も一種の骨の装甲で体幹の骨がひと続きとなっていますが、皮骨と肋骨(ろっこつ)が進化の過程で融合したのか、そうではなく皮骨成分が関わることなく肋骨が形を変えたのか、いまだに分かっていません。研究グループは、カメ(スッポン)の胚を使い、組織断片を作製して背甲の発生過程を詳細に観察し、ニワトリの肋骨やワニの皮骨性装甲の発生過程と比較しました。その結果、カメの胚では最初に肋骨が形成された後に肋骨を取り巻く骨膜が拡張し、骨膜の内側で板上の骨の形成が起きる様子が確認できました。ワニの皮骨性の装甲は真皮層で形成されますが、カメの装甲は皮骨が形成される真皮層の中ではなく、より深い層にある結合組織で起きることが分かりました。これらのことから、カメの背甲は皮骨の成分を含まずに、肋骨が拡張して形づくられることが明らかになりました。

また化石標本を調べ、カメと系統的に近い三畳紀の海生爬虫(はちゅう)類「シノサウロスファルギス」が、皮骨性装甲とは別に、その下層に肋骨が拡張して作られたカメ型の背甲を持っていたことを突き止めました。このことも、カメ型の背甲には皮骨成分が入っていない、という今回の成果を後押しします。今後は、「なぜカメの肋骨は背中側だけに広がり、それを覆う筋肉が形成されないのか」とう進化過程の解明が課題になります。

理化学研究所
発生・再生科学総合研究センター 形態進化研究グループ
グループディレクター 倉谷 滋 (くらたに しげる)
研究員 平沢 達矢 (ひらさわ たつや)