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北海道大学 大学院地球環境科学研究院 環境生物科学部門 生態遺伝学分野 早川研究室 (Hayakawa Lab, Faculty of Environmental Earth Science, Hokkaido University)

研究内容RESEARCH

生態遺伝学分野・早川研究室では、「フィールドワーク」と「ゲノムサイエンス」の両方の手法をもちいて、野生動物の行動・生態・進化の背景にある遺伝的なメカニズムを探っています。 対象動物や調査地は問いません。野外だけでなく、「自然への窓」である動物園で、飼育下の動物を対象とした遺伝や福祉の研究もおこなっています。 ゲノムの視点で野生動物を研究する新しい研究スタイルの確立を目指しています。


野生動物のフィールドでゲノムの研究をする

屋久島のニホンザル 野外でゲノムを収集する


ゲノムとはそれぞれの生物がもっている遺伝子情報のすべてです。DNAという分子に刻まれています。ゲノムDNAを調べることは、その生物の行動、生態、進化などさまざまなことを知る手がかりとなります。当研究室では、実験室を飛び出して、野生動物が生息するフィールドに出かけ、行動観察や生態調査をしながらゲノムDNAを採取しています。写真は屋久島のニホンザルが落としていった糞便から、綿棒を使ってDNAを採取している様子です。なるべく動物個体や集団に影響のない非侵襲的な手法で採取するのも大切です。

【研究成果の紹介】

次世代シークエンシングが切り拓く野生動物ゲノム・メタゲノム研究(研究コラムへ)
霊長類分子生態学における次世代シークエンシング(霊長類研究)

チンパンジーの味覚受容体遺伝子の生態適応についての研究

ナッツを食べるチンパンジー


チンパンジーがアブラヤシのかたいナッツの中身を石で割って食べています。西アフリカでしか見られない行動です。一方、東アフリカでしか口にしない食べ物もあります。採食行動の地域差の背景には、味覚受容体という舌で味を感じるタンパク質の地域差が関係している可能性があることがわかってきました。味覚受容体遺伝子の塩基配列解析を通じて、チンパンジーの採食生態の遺伝的なメカニズムを探っています。

【研究成果の紹介】

チンパンジーの味覚には地域特異的な遺伝子が関係している(京都大学)
チンパンジーの味覚の進化論(マハレ野生動物保護協会)

脊椎動物の味覚受容体遺伝子の分子進化についての研究

霊長類のTAS2Rの進化


脊椎動物の甘味・旨味感覚はTAS1R、苦味感覚はTAS2Rという舌の上皮などの口腔内に発現してる受容体タンパク質によって感じられています。これらをコードする『味覚受容体遺伝子』が、動物の食性に応じてどう進化しているかを調べてます。ヒトを含む植物食性の霊長類や、ユーカリの葉を専門に食べるコアラでは、TAS2R遺伝子の数を増やして植物に含まれる毒を認識するよう、分子レベルで進化(分子進化)していることを発見しました。図はTAS2Rの遺伝子系統樹です。黄色の部分で遺伝子数が増加しています。

【研究成果の紹介】

霊長類や齧歯類などの哺乳類ゲノムにおける苦味受容体遺伝子の適応進化背景を解明(霊長類研究所)
コアラの全ゲノム配列の解読に成功 −コアラはなぜ猛毒のユーカリを食べるのか?−(京都大学)

コアラやハリモグラなどのオーストラリア哺乳類の研究

コアラ ハリモグラ


ヒトやサル、イヌやネコ、ウシやウマなどの哺乳類は有胎盤類と呼ばれるグループです。胎盤を介して胎児に栄養を与えます。一方、コアラやフクロモモンガ、タスマニアデビルなどの有袋類は、胎盤を持ちません。子が未熟な状態で産まれ、お腹の袋の中で育てます。さらに単孔類と呼ばれるハリモグラとカモノハシにいたっては、卵の状態で産まれます。しかし母乳で子を育てる哺乳類です。こうした哺乳類の生態進化を知る上で欠かせない、有袋類と単孔類の主要な生息地であるオーストラリアで調査をはじめています。特に有袋類・単孔類の採食適応や母乳哺育に関する遺伝子の進化に注目しています。

【研究成果の紹介】

樹の上で進化した味覚――北半球の霊長類,南半球のコアラ(研究コラムへ)

野生のニホンザルの腸内細菌についての研究

果実を食べるニホンザル 葉を食べるニホンザル


動物の消化管には無数の腸内細菌が共生しており、食べ物の消化を助けています。腸内細菌の活動は、消化のみならず生理、疾患、神経活動などにも影響を与えています。野生動物の行動や生態を知る上でも、腸内細菌の理解は不可欠です。次世代シークエンシングというDNAを網羅的に調べる技術を応用し、屋久島で野生のニホンザルの糞便に含まれている腸内細菌由来のDNAを調べ、特徴を明らかにしました。四季豊かな日本に生息するニホンザルは季節によって多様な食物を食べています。共同研究者とともに、食物の季節変化と腸内細菌の関係なども調べています。

【研究成果の紹介】

野生のニホンザルがどのような腸内細菌を持っているかを明らかにしました(京都大学)

いろいろな哺乳類の消化管における共生細菌叢についての研究

テングザル レッサースローロリス


特殊な食性を持つ哺乳類の消化管に共生している細菌の構成や機能について、網羅的に細菌のDNAを調べるマイクロバイオーム解析やメタゲノム解析の手法で調べています。野生だけでなく、動物園などの飼育個体からも消化管内容物を採取して研究しています。中部大学との共同研究で、葉食に特化し、前胃発酵をおこなうテングザルは、多様な森林環境ほど多様な前胃内細菌叢を得ていることを明らかにしました。また、樹液食に特化しているスローロリスの消化管細菌叢がどのように樹液に応答しているかなども調べています。

【研究成果の紹介】

テングザルの太鼓腹に共生する細菌叢を初解明 −豊かな森は、サルのおなかの菌も豊かにする−(京都大学)

動物園動物の遺伝や福祉についての研究とアウトリーチ

リスザルの島 高校生実習


生息地に入り、観察をし、痕跡を調べるといった、野生動物の研究は決して簡単ではありません。動物園などと連携して、飼育下の動物で詳しく調べ、比較することも重要です。一方、研究成果を、生息地から離れて暮らす飼育動物にフィードバックし、かれらが豊かに暮らす環境を作る『環境エンリッチメント』も大切です。性判定・血縁判定・種判定といった飼育下繁殖の検討につながる遺伝解析や、野生に近い適切な餌メニューの検討につながる味覚受容体や腸内細菌の解析によって、ゲノム研究の立場から動物福祉や環境エンリッチメントに貢献しています。 動物園は『自然への窓』と呼ばれます。愛知県犬山市にある日本モンキーセンターでのアウトリーチ活動などを通じて、野生の姿を伝える動物園のありかたを考えるお手伝いをしています。『霊長類図鑑』なども分担で編纂しました。

【研究成果の紹介】

雑誌モンキー(日本モンキーセンター)
見上げてごらん、木の上のサルを(広報犬山:平成29年8月15日号)
世界で一番美しいサルの図鑑(霊長類研究所)
霊長類図鑑―サルを知ることはヒトを知ること(京都通信社/日本モンキーセンター)


バナースペース

野生動物の行動・生態・進化を
ゲノム解析の手法で探っています。
当研究室にご興味がございましたら
ぜひご連絡ください。

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北海道大学大学院地球環境科学研究院
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