RESEARCH
What is Eco-Devo?
Organismal features, i.e., phenotypes, are produced based not solely on genetic information, but also on environmental stimuli. Ecological developmental Biology, abbreviated as Eco-Devo, that was coined by Scott Glbert in 2001, is the new approaches of developmental biology incorpotrating enviromental factors. This study area also aims to understand the mechanisms of phenotypic evolution. There are many cases of phenotypic plasticity (or polyphenisms) in whcih a certain developmental program is switched on and off depending on environmental conditions, resulting in the production of new phenotypes.
In the case of phenotypic plasticity in insects, juvenile hormone (JH) plays important physiological roles to switch phenotypes, by mediating enviromnetal facors (Fig. 1). However, there are many other animals that lacks juvenile hormone but show plastic development (Fig. 2). Therefore, there should be some other altenative mechanisms mediating environmental stimuli to produce plastic phenotypes. We are studying physilogical and developmental mechanisms of phentypic expression in animal life cycles, in cordination with various enviroments by applying various biological approaches. Also, we would like to know evolutionry processes and evolutionary mechanisms leading to the flexible animal lives.
Ongoing research project
Development and reproduction in syllid polychates
Annelids belonging ot the family Syllidae show highly distinctive reproductive modes (Fig. 1, 2). Individuals hatching from eggs grow into mature adults called "stocks" that exhibit benthic life style. They do not spawn eggs and sperms by themselves, but a spawning individual with full of ovaries or testes develops at the posterior end of a stock individual. These individuals are called "stolons" that were detached from the stock individuals and they swim to find mates to spawn eggs or sperms. The production of stolons is called "stolonization" that contains various intesting aspects of biological phenomena such as body plan development, sex determination, sexual recognition and so on. We are now trying to establish the rearing system focusing on a Japanese species Megasyllis nipponica, to study on the developmental and physiological mechanisms underlying the stolonization (Fig. 3, 4).
Caste differentiation in termites
シロアリのコロニーでは形態・行動が異なるカーストに仕事が割り当てられることによって、秩序ある社会行動が実現している。例えば，攻撃に特化した兵隊では，大顎などの武器に相当する構造を肥大化させるなどの形態形成の過程が存在するはずである．
シロアリでは，幼若ホルモンはカースト分化に関与することが多くの知見から支持されている．我々の研究によって感受期における幼若ホルモン濃度の変動パターンがカースト分化運命を決定することが明らかとなっており、個体間相互作用によって幼若ホルモン濃度が制御されることも示されている（図１；Cornette et al. 2008, Watanabe et al. 2014)。
これまでの研究では、カースト特異的遺伝子発現の同定、兵隊分化における形態形成とインスリンやツールキット遺伝子の発現と機能（図２）、補充生殖虫分化におけるホルモンの役割と生殖腺の発達、フェロモン分泌腺の発達と個体間コミュニケ−ション（図３）など、多岐にわたる研究テーマに取り組んでいる。
Developmental studies on the heterozooid differentiation in the colonial bryozoans
群体を形成するコケムシ動物（外肛動物門）の多数の種において、群体内の個体間分業が高度に発達し、多様な異形個虫が出現する。異形個虫は、常個虫の組織や構造が改変されて進化したことが示唆されているが、異形個虫の発生過程については明らかになっておらず、その真偽は不明であった。そこで本研究では、異形個虫の一種である鳥頭体の発生過程に着目し、全ての常個虫が鳥頭体を持つ（これを「付属性鳥頭体」と呼ぶ）ナギサコケムシを材料として、鳥頭体の発生プロセスを解明することを目的に研究を行う。まず付属性鳥頭体が形成される過程を詳細に明らかにし、常個虫の発生過程との比較を行うことで、鳥頭体特異的な発生過程を明らかにする。さらに、得られた知見をもとに、鳥頭体形成に関わる分子発生機構を解明する。
担当：山口悠（D2）