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研究内容紹介

生物は多様である。さまざまな生きものが、それぞれのやり方で、環境に適応しつつ生きている。私たちの研究室では、海の動物を研究材料とし、かれらの独自の世界を理解しようと努めている。研究の手法は生理学・形態学・バイオメカニックス。生きた丸ごとの個体や組織を扱い、生物の息づかいの聞こえてくる実験を日々行っている。個々の生物の世界を読み解くことにより、この世界を豊かだと感じられ、多くの生きものたちを尊敬して生きていけるようになれる――そのような仕事がしたいと思っている。 詳しくはホームページをご覧ください。どのような姿勢で科学を行っているか等、いろいろ書いてあります。

体液・循環系の恒常性維持機構

本研究室は、棘皮動物学（ウニ・ヒトデ・ナマコ・ウミユリの仲間の研究）を専門とする世界でもまれな研究室である。棘皮動物を特徴づけるものに、硬さ可変結合組織（皮膚や靭帯）という棘皮動物に独特の結合組織がある。ナマコの皮膚はかたくなってナマコの姿勢を保つ。ウミユリの骨と骨をつないでいる靭帯は、力を出して縮む。他の動物では筋肉が行っていることを、棘皮動物では結合組織が行っているのである。このメカニズムはどうなっているのだろう？こんな結合組織をもつことにより、棘皮動物は他の動物とは違ったどのような生き方が可能になったのだろうか？・・・・・このような疑問をもち、それに答えつつ、棘皮動物の世界を読み解く作業を行っている。

具体的には、

1. 硬さ可変結合組織の分子メカニズム（硬さを変えるタンパク質の同定）
2. 硬さ可変結合組織を支配する神経系はどのようなものか、
   硬さ可変結合組織のエネルギー消費量
3. ウミユリにみられる収縮性結合組織の収縮機構
4. ウミシダの生殖・発生
5. ウニはどちらの方向に歩くのか？　どうやって歩くのか？
   多くの動物は細長く、口を先頭にして歩いていく。ところがウニは円形であり、口は下側 （海底の基盤側）中央にある。このようなウニは、どちらに進むのだろうか？ウニは多数の棘と多数の足（管足）を用いて歩く。さて、こんなにたくさんの歩行器官を、どのように動かしていくのだろうか？
6. 棘皮動物以外にも、サンゴ、ホヤなど、海産無脊椎動物に興味がある。

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最近の論文・著作

1. Tamorie M., Takemae C. ＆ Motokawa T.,(2010) Evidence that water exudes when holothurian connective tissue stiffens. J. Exp. Biol, 213:1960-1966.
2. Obuchi M., Fujita Y., Nakano Y., Uehara T. and Motokawa T. (2010) Reproductive biology and early life history of the hermaphroditic feather star Dorometra sesokonis (Echinodermata: Crinoidea) Marine Biology, 157:1191-1201.
3. 本川達雄(2011)生物学的文明論　248 pp 新潮社

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研究内容紹介

地球上の99％以上の微生物種は現在培養不能であり、それらの生理・生態は未知のままです。当研究室では、「環境」と「共生」をキーワードに、分子生物学的ツールを用いて、このブラックボックスの解明に取り組んでいきます。

1. 難培養性微生物群集の分子生態学的解析

環境中の微生物種はほとんどが難培養性です。これらの実態を解明するためには、遺伝子配列の分子系統解析、その配列を標的にした蛍光in situ ハイブリダイゼーション（FISH）解析などが必要です。図１は、イエシロアリ腸内細菌総数の7割を占める未培養細菌種が、木片を消化する原生生物の細胞内共生細菌であることをFISH解析で示しています。

[図1]イエシロアリ（左）と腸内共生原生生物（右上）と、
その原生生物細胞中に共生する細菌（右下、緑色の蛍光でラベル）

2. 環境ゲノミクス

微生物群衆の構造解析に続き、微生物群衆全体としての機能をメタゲノム解析で、また個々の培養不能微生物種の機能をシングルセル・ゲノミクスで解明していきます。特に後者は、技術開発上の最先端トピックです。図2は、図1の共生細菌種のゲノムを、少数の細菌細胞から全ゲノム増幅法によって配列を完全解読し、その機能を解明した例です。

[図2]ゲノム解析で明らかにした培養不能共生細菌の窒素固定・再利用能
これらは窒素分に乏しい木材のみを食べるシロアリと原生生物にとって必須の機能である。

最近の論文

1. Hongoh Y. et al. (2011)Whole-genome sequencing of unculturable bacterium using whole-genome amplification.Methods Mol Biol.733,25-33.
2. Hongoh Y. et al. (2008) Genome of an endosymbiont coupling N2 fixation to cellulolysis within protist cells in termite gut. Science 322, 1108-1109.
3. Hongoh Y. et al. (2008) Complete genome of the uncultured Termite Group 1 bacteria in a single host protist cell. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 5555-5560.