元院生のFukeさんを中心とする「中程度に隔離された古代湖における固有種の起源：ミャンマー・インレー湖におけるタイワンドジョウ科のケース」が出版されました。

Fuke, Y., P. Musikasinthorn, Y. Kano,  R. Tabata, S. Matsui, S. Tun, L. K. C. Yun, T. Bunthang, P. Thach and K. Watanabe*. In press. Origin of endemic species in a moderately isolated ancient lake: the case of a snakehead in Inle Lake, Myanmar. Zoologica Scripta. https://doi.org/10.1111/zsc.12633 (2023)

詳細は追って

ポスドクのTsujiさんを中心とする「環境DNA系統地理：バケツ１杯の水から複数種の系統地理パターンの再構築に成功」が出版されました。

Tsuji S, Shibata N, Inui R, Nakao R, Akamatsu Y, Watanabe K (2023) Environmental DNA phylogeography: successful reconstruction of phylogeographic patterns of multiple fish species from cups of water. Molecular Ecology Resources. https://doi.org/10.1111/1755-0998.13772

河川水から、そこにどんな魚がいるかだけではなく（通常の環境DNA調査）、遺伝的多様性も把握して、複数の種の地理的遺伝構造、つまり地理的分化や地域固有性を同時に明らかにすることができる、という論文です。

発想自体は突飛ではないかもしれませんが、微量DNAからPCRをかけまくって増幅する環境DNA手法は、どうしても「偽の」遺伝子配列を量産します。それは自然での突然変異と同じ振る舞いなので、それらをどうやって区別するかが技術的な壁でした。種の検出だけなら、「メジャーなもののみに着目」で事足りました。

この研究では、いくつかのスクリーニングステップを比較・検証しました。結局のところ、偽陽性（偽配列）をできるだけ排除するために稀なハプロタイプの見過ごし（偽陰性）は許容する、大胆な刈り込みを行っても、十分に系統地理パターンを再構築することができることを明らかにしました。

ドンコ、イシドンコ、カワムツ、ヌマムツ、オイカワを同時に分析し、従来法で得られた系統地理パターンと遜色ない系統地理パターンを得ることができました。

比較系統地理を超えて、「群集系統地理」を低コスト・短時間で実現できる道筋が見えました。

もちろんより込み入った研究には試料を用いた詳細な研究が必要ですが、まずは水を分析するだけで、広く、細かく、魚たちの地域分化の全体像を知ることができるようになったといえます。

Tsujiさんの研究の力量には本当に感服します。

様々な形で貢献なさった西の方の共著者に皆さんにも感謝。

京大等からのプレスリリース：https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-03-08

元大学院生の理研BDRの三品さんを筆頭著者とした春採湖のヒブナの起源に関する論文が出版されました。

Mishina, T., K. Nomoto, Y. Machida, T. Hariu and K. Watanabe (2022) Origin of scarlet gynogenetic triploid Carassius fish: implications for conservation of the sexual–gynogenetic complex. PLoS ONE, 17(10): e0276390. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0276390 (2022) 

オープンアクセスです。

京大等からのプレスリリースはこちら：https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-10-21

やはりヒブナの緋色はキンギョからゲットされたもののようです。

ヒブナは３倍体４倍体のクローン繁殖だから、有性生殖するキンギョから遺伝子をゲットできるはずはないと考えられてきましたが、有性フナとの稀な遺伝的交流がクローンフナの多様性を生み出してきたという先行研究の知見の象徴的な事例です。

先行研究：Mishina et al. (2021) Interploidy gene flow involving the sexual‐asexual cycle facilitates the diversification of gynogenetic triploid Carassius fish.  Sci Rep: https://doi.org/10.1038/s41598-021-01754-w

先行研究の解説記事はこちら：https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-11-19-0

ポスドクの辻さんを筆頭著者とした琵琶湖の陸封アユの遺伝的集団構造を環境DNAにより調べた論文が出版されました。

Tsuji, S., N. Shibata, H. Sawada and K. Watanabe (In press) Differences in the genetic structure between and within two landlocked Ayu groups with different migration patterns in Lake Biwa revealed by environmental DNA analysis. Environmental DNA. https://doi.org/10.1002/edn3.345 (2022)

オープンアクセス

琵琶湖産アユの生活史多型と河川間の遺伝的差異を環境DNAによる大規模な調査で明らかにしました。

琵琶湖の主要な水産対象種であるアユの大部分は、通常の河川のアユと大きく生活史を違えており、つまり河川のアユは秋に河川下流で産卵され流下した仔魚が、春に海から河川に遡上しますが（春遡上）、琵琶湖のアユは一部が流入河川に春遡上し、河川で成長するもの（オオアユ）のほか、大部分は湖内で秋まで成長し（コアユ）、秋に流入河川に遡上して産卵を行います（秋遡上）。つまり、アユの生活史の原型は両側回遊性（他には多くのハゼ類など）ですが、琵琶湖のアユの大部分は遡河回遊性です（他にはサケやイトヨなど）。

これらの生活史の2型の間には遺伝的差異があるのか、同時に河川間ではどうなのか、1970年代以降、様々な観点で研究がなされてきました。これらの課題はアユの資源管理、保全に関わる重要な問題であるのはもちろん、異なる環境に侵入した生物の生活史進化の仕組みを追究する上での基盤的知見となります。既存の主な研究としては、先年亡くなった本研究室の大先輩である東幹夫氏が春遡上と秋遡上が種分化の途上にあると考えたり、ニホンウナギの生態研究で名高い塚本勝巳氏が年間で子の生活史が相互に入れ替わるスイッチング説を提唱したりしています。近年ではアユの生態研究で名高い井口恵一朗氏がmtDNAを用いた遺伝的比較を試みています。

本研究は、環境DNA技術の第一人者の辻さんが確立してきた環境DNAに基づく集団内遺伝的多型の精確性の高い評価方法を野外で大規模に応用し（11河川で2年間；ただしすべてのデータが使えたわけではありません）、以下の知見を得ることができました。

• 環境DNAの定量MiSeq法に基づくアンプリコンシーケンシングで得られたハプロタイプの多様性やサンプル間のFSTを基準に、それぞれの川で春遡上群と秋遡上群では遺伝的な差異があり、北に行くほど差異が大きく、人為放流河川では差異が小さいことがわかりました。

• 春遡上同士、また秋遡上同士で比較した場合、弱い「距離による隔離」が認められました。ただしこの傾向は湖を東西に分割した場合に現れ、岸に沿った移動・交流パターンを反映していると思われます。

• 単純な母川回帰傾向は2年間のデータでは見られませんでした。

これらの結果が意味するところを、緯度による春遡上群と秋遡上群の産卵期のズレの大きさの違い、産卵期と琵琶湖の還流の発達時期の関係、あるいは塚本氏によるスイッチング説との関連のもとで議論を行っています。

春産卵群と秋産卵群が何であり、どう関係するのか、また各河川の春・秋のアユがどのように交流・隔離されているのかは、まだ完全にわかったわけではありません。しかし、先行研究（東氏、井口氏による）で示唆されてきたように、琵琶湖内でアユが遺伝的に構造化されていることは（＝大きく混じり切った均一集団ではない）、今後のアユの資源管理や生活史進化研究の基礎になると思われます。

ミャンマーの古代湖インレー湖研究のスピンアウトとして、北東部の高地ホポンの興味深い魚類相をレポートしました。

Kano, Y., Y. Fuke, P. Musikasinthorn, A. Iwata, T. M. Soe, S. Tun, LKC Yun, S. S. Win, S. Matsui, R. Tabata and K. Watanabe. 2022. Fish diversity of a spring field in Hopong Town, Taunggyi District, Shan State, Myanmar (the Salween River Basin), with genetic comparisons to some “species endemic to Inle Lake”. Biodiversity Data Journal 10: e80101. https://doi.org/10.3897/BDJ.10.e80101 [open access]

観賞魚に詳しい人なら、ハナビ、ギャラクシーなどとして知られる小型コイ科魚類Danio margaritatusをよく知っているかもしれません。ホポンはその模式産地でユニークな地域です。

ここで2016〜2020年に9回にわたり野外調査を行い、インレー湖固有種とされてきた7種を含め、25種を記録しました。また8種は確実に、またはおそらく外来種でした。

インレー湖と共通する種について、遺伝的に比較してみたところ、かなり大きな遺伝的分化を示すもので、そうでないものが含まれており、今後の研究課題を提示しました。

インレー湖、ホポンを含め、素晴らしい魚類多様性をもつミャンマーが、平和な社会のもとで健やかな生態系を維持できることを心から祈るばかりです。

現・理研BDRの三品さんを中心としたギンブナの起源に関する力の入った論文が出版されました。

Mishina, T., H. Takeshima, M. Takada, K. Iguchi, C. Zhang, Y. Zhao, R. Kawahara-Miki, Y. Hashiguchi, R. Tabata, T. Sasaki, M. Nishida and K. Watanabe. 2021. Interploidy gene flow involving the sexual-asexual cycle facilitates the diversification of gynogenetic triploid Carassius fish. Scientific Reports, 11: 22485. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01754-w (2021)  [open access]

プレスリリース（京都大学）：https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-11-19-0

フナ類にはメスだけでクローン繁殖するグループがいることが古くから知られており、最近ではそれらを「ギンブナ」と呼ぶようになっています（ギンブナはもともと形態的に区別されてきた一群）。ギンブナは3倍体メスで、同所的に生息する2倍体のフナ（オオキンブナ、キンブナ、ニゴロブナなど）のオスの精子を初期発生のために利用しますが、受精はせず、クローン繁殖を行います（雌性単為発生）。大変身近なフナ類ですが、このギンブナの起源についてはよくわかっていませんでした。

最近の遺伝学的な研究で、次の2つの仮説がありました。
（1）単一起源説：ギンブナだけが共通してもつ遺伝要素がありそうで、それは大陸に見られるものと一致しているかも。
（2）多所的複数起源説：ギンブナは、各地の2倍体フナと共通のミトコンドリアDNA（母系細胞遺伝）をもつ傾向があり、多様性を示す。
これらは、ギンブナが2倍体とは遺伝的に独立してクローン繁殖を行うことから、矛盾しています。

今回の論文では、倍数性判定と集団構造解析をマイクロサテライトDNAマーカーで同時に行い、ミトコンドリアDNAや核の複数遺伝子、トランスクリプトーム（網羅的遺伝子発現データ）の情報を用いて、主四島に加え琉球列島や中国を含む広域からのフナ類を分析し、この2つの説の矛盾を解決しました。

解析の結果は下記のギンブナの起源に関するシナリオを示しました。

ギンブナ（3倍体クローン繁殖フナ）は（おそらく※）大陸部で生まれ、それが100万年ほど前に日本に侵入し、現地の2倍体メスから遺伝的要素（ミトコンドリアDNAを含む）を取り込みながら、性からほぼ解放された持ち前の高い増殖率を生かして、北海道にまで比較的短い時間に分布を広げたと考えられます。

キーになってくる2倍体メスから遺伝的要素の取り込みの機構には、おそらく稀に観察される4倍体フナ（特にオス）の存在が要になってきそうです。ギンブナの繁殖において、稀に捨てられるべき精子が受精し、3n + n = 4n が生じ、この4nのオスが2nの精子を生産することで、現地の2nフナの卵（n）と受精すると3nが「再生」されるというものです（この過程は実験的な根拠がありますが、それらが3倍体クローン系統を再生する証拠までは今のところ得られていません。）

以上の通り、「単一起源説」と「多所的複数起源説」はいずれも正しく、ただし3倍体クローン系統は各地の2倍体フナと4倍体を介して一方向の遺伝的交流を持ちながら、「再生」し続けながら日本列島を縦断したという、新たなギンブナ像が描かれました。

まだ様々な解明すべき謎は残っていますが、この論文は、フナの繁殖機構と日本のギンブナの起源、また分布域形成を膨大なサンプルと遺伝子データで統合的に論じたものとして、これまで数多くなされてきたフナ類の研究において、一里塚となるのではないかと思います。

妥協のないサンプリングと遺伝解析は、協力者も多くあったとはいえ、大学院生であった三品氏のちょっとやそっとでは真似できない力量の賜物だと思います。論文化まで少し時間がかかったことから、今日的には古いタイプのデータとなったことは残念ですが、この後もさらにフナ研究は発展していく予定です。

（※おそらく、というのは、大陸の2倍体が日本の2倍体と出会って交雑した際に3倍体が生まれた可能性も否定できないからです。ただ大陸にも3倍体がいることから、3倍体として陸橋を通じて侵入してきたことが第一に支持されます。）

アブラヒガイの進化の謎を追及する論文第1弾がとうとう出版されました．

Kokita, T., K. Ueno, Y. Y. Yamasaki, M. Matsuda, R. Tabata, A. J. Nagano, T. Mishina and K. Watanabe. 2021. Gudgeon fish with and without genetically determined countershading coexist in heterogeneous littoral environments of an ancient lake. Ecology and Evolution. https://doi.org/10.1002/ece3.8050  [open access]

福井県立大と京大グループを中心に琵琶博等の協力も得ながら行われています．

まずはアブラヒガイの「腹黒」（カウンターシェーディングの消失）の表現型の定量，遺伝子発現の裏付け，遺伝様式の解明，責任遺伝子の示唆．

オープンアクセスです．

ヒガイ論文，まだ続きます！

院生の福家さんが京大総合博で発掘し、九大鹿野さんとのコラボで蘇らせたアナンデールのインレー湖産魚類の標本に関する報告

Fuke Y, Satoh T P, Kano Y, Watanabe K (2021) Annandale’s collection of freshwater fishes from Inle Lake, Myanmar, housed in the Kyoto University Museum. Ichthyol Res

https://doi.org/10.1007/s10228-021-00806-5

日本魚類学会Ichthyological Research誌に掲載。

100年前からミャンマーと日本は魚がつなぐ縁がある。

また平和なミャンマーを訪れることができるよう祈るばかり。

ご関心のある方はご遠慮なくメッセージをください。PDFをお送りします。

解説準備中

Sugiura, K., S. Tomita, T. Minamoto, T. Mishina, A. Iwata, T. Abe, S. Yamamoto and K. Watanabe. 2021. Characterizing the spatial and temporal occurrence patterns of the endangered botiid loach Parabotia curtus by environmental DNA analysis using a newly developed species-specific primer set. Ichthyol. Res., 68: 152–157.

Doi:10.1007/s10228-020-00756-4 (2020)

院生の遠藤千晴さんが取り組んできた琵琶湖のカマツカの形態変異パターンと食性の関係に関する論文が出版されました。

Endo, C. and K. Watanabe 2020. Morphological variation associated with trophic niche expansion within a lake population of a benthic fish. PLoS ONE 15:e0232114. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232114  [open access]

カマツカ（コイ科カマツカ亜科）は典型的な底生採食者で、下向きの大きい口で砂泥を吸い込みながら底生小動物を採食することが広く知られています。しかし、琵琶湖では、場所によって、口が小さく細く尖った個体が見られます。

本研究では、琵琶湖とその周辺河川でのこの形態変異パターンを詳細に調べ、さらに形態と食性の関連性を明らかにして、カマツカの繁栄に貢献した生態学的要因を考察しました。

まず、琵琶湖におけるカマツカの口部の形態は、地点によって、局所集団内の個体変異が大きいところ（広く大きい〜細く小さい）と小さいところ（広く大きい、または細く小さい）があり、変異の大きさに地理的変異がありました。

一般的な広く大きい口と、琵琶湖のいくつかの場所で特徴的な細く小さい口は、採食機構、つまり採食時の口部の伸長の向きや程度に影響する変異であることもわかりました（左図）。

形態変異の大きい場所（和邇浜）と小さい場所（尾上）を代表に、消化管内容物を調べたところ、局所集団間、集団内にわたって、口部の形状は食性に関係していることがわかりました。つまり、同じ地点にすむ個体の中でも、小さく細い口を持つ個体は、一般的なユスリカ幼虫に加えて、底や水中を動き回るヨコエビを多く利用する傾向が見られました。ヨコエビという場所によっては豊富な餌資源は、カマツカにとって琵琶湖ならでは新規の資源だったと考えられます。

マイクロサテライトDNA分析から、琵琶湖の内ではカマツカに集団分化は見られないことがわかったので、こういった形態変異の地理的異質性は、遺伝子流動がある状況下で生じている可能性が高いと考えられます。

こういった口部の機能と食性に関係する変異性が、遺伝的変異に基づくものか、表現型可塑性によるものかは、まだ明らかになっていません。

しかし、カマツカの琵琶湖集団において実現されている柔軟な表現型変異は、おそらく底質に関係した様々な餌資源環境下で本種が繁栄する重要なキーとなってきたのではないかと推察されます。

また、分岐を伴わず（固有種の分岐に至らず）、様々な程度で集団内に多様性を維持しながら不均質な新規環境に侵入・適応したグループと位置付けられると考えています。

数年前に湖北のエリの漁獲物を見て、あれっと気づいたカマツカの変異について、遠藤さんが深く掘り下げ、さらに新たな発見をし、綿密な形でまとめあげた論文として、カマツカの表現型変異と生態適応に関する、思い入れある第一弾となりました。

サンプル入手に関しては多くの皆さんにお世話になりましたが、特に琵琶湖の漁師さんたちに感謝！

コイ科2属の属名リバイス論文が出ました．

Sakai H, Watanabe K, Goto A (2020) A revised generic taxonomy for Far East Asian minnow Rhynchocypris and dace Pseudaspius. Ichthyological Research

https://doi.org/10.1007/s10228-019-00726-5

これまで積み重ねられてきた分子系統と，文献情報に基づく形態情報，命名先取権などに基づき，ウグイ属はTribolodonからPseudaspiusに，アブラハヤ属は（ほぼ日本の文献でのみ使い続けられてきた）PhoxinusからRhynchocyprisに変更，定着させることを，識別形質情報とともに提示．

Pseudaspius Dybowski 1869は，Cyprinus leptocephalus Pallas 1776に対して立てられた属で，Tribolodon Sauvage 1883に先立つものです．

Pseudaspius leptocephalusが他のウグイ類と近縁なのは間違いないものの，種間の系統関係がなかなか決まりにくく，歴史的に種間交雑の影響を受けやすいmtDNAのみでは結論を出しにくい状況でした．しかし，核遺伝子も用いたSchönhuth et al. (2018: Mol Phylogenet Evol 127:781–799) を見る限り，やはりPseudaspiusは他のウグイ属の中に入り込み，全体としてPseudaspiusとするのが妥当と判断されました．

https://doi.org/10.1016/j.ympev.2018.06.026

東アジアのアブラハヤ類は明らかにPhoxinus phoxinusとは異なる系統に位置することが比較的古くから明らかにされており，多くの文献でRhynchocypris Günther 1889がすでに用いられています．

ただ日本の文献ではPhoxinus Rafinesque 1820が使われることも多く，混乱があるため，属の識別形質を提示することで，現時点での解決を図ったものです．

ただし，アブラハヤ属は属名の性が男性から女性に変わるため，種小名にも影響が出る種があります．

タカハヤ Phoxinus oxycephalus --> Rhynchocypris oxycephala

ヤチウグイ Phoxinus percnurus --> Rhynchocypris percnura

Rhynchocyprisが使われていながら，これまで「性」には無頓着であったようですが，この属がRhynchocypris variegata Günther 1889に基づき立てられたものであることから，ラテン語でもギリシャ語でもなく元々「性」をもたないこの属名は，種小名（variegata）の性によって，女性（Feminine）と見なされます．

そのため，その属に属する他の種の形容詞的な種小名は，文法上の性の一致によって，女性化させる必要があるそうです．

（これはアユモドキParabotia curtusが，Leptobotia属からParabotia属に移されるときに起こった現象と同じ（性は逆）です．つまりParabotia fasciatusで立てられたParabotiaはfasciatusという（男性名詞にかかる）形容詞の存在から「男性Masculine」であり，それまでCobitis, Leptobotiaと「女性」の属の下にあったcurtaはcurtusと自動変更されてしまいました．）

（このような言語学的なルールは，個人的には，混乱の起こりやすさやデータベースの観点から効率が悪く，悪しき慣習だと感じます．）

※学名，ラテン語に詳しい方で，もし私の理解に間違いがあると思われる方は，どうぞご教示ください．特に用語法など，吟味しておりません．

(2020/04/26：PhoxinusとRhynchocyprisの命名者・年を加筆)