地球上には多種多様な生物が生活しています。多様性がどのようにして生じ、維持されているのかを知りたいというのが、私の研究目的です。それぞれの生物の分子基盤から多様化の過程を構築するというボトムアップアプローチと、集団にみられる特徴的な構造をもとに、その成立過程を再現するというトップダウンアプローチを組み合わせることで、この疑問に迫るべく研究を進めています。理解する生物は種や集団によって異なった生態学的特徴(密度や分布の広さ、安定性など)をもちます。した差異を生む機構やその結果として生じる生物多様性の空間パターンを理解することが私の関心事です。適応進化や確率的進化(遺伝的浮動や遺伝子流動)による進化過程の検証とその副産物的効果の検証の両面から、この問題に取り組んでいます。多くの生物に当てはまる普遍的なメカニズムを見つけ出すために、動物や植物、(微生物)などさまざまな生物を用い、ゲノム解析から室内実験、数理モデル、機械学習、フィールドワークを駆使して研究を展開しています。ムラサキトビケラ属はヒマラヤ山脈から東アジアに分布する捕食性の昆虫で、トビケラ目昆虫では例外ともいえる巨大な体サイズを持つ。これまで世界から21種が知られているが分類形質の評価に問題があり、形態(交尾器の内袋を含む内部構造)の詳細な解析と遺伝子を含めた分類学的再検討を行っている。日本列島にいたる本属の分布の成立過程や西日本の山地渓流で極端に巨大化する体サイズの謎に迫りたいと考えている。Abe|D2植食性昆虫の特殊化と群集アセンブリ植物性昆虫、例えばチョウやガは、多様性が非常に高いグループです。その多様性や、多様性の熱帯・温帯間の違いがいかに生じたかを明らかにするため、野外の大規模な採集データをもとに研究を行っています。昆虫のホスト特異性に焦点をあて、種が植物のどんな形質により選好を持つかをベースに、昆虫の群集集合まで扱います。今後は、食性幅を介した昆虫の多様化メカニズムの解明にも取り組みたいと考えています。共起する種の系統的類似度を定量することで、種の共起パターンやその歴史的プロセスを調べることが出来ると考えられています。私は、島とアジアに生息する鳥類に焦点を当てて、種の持つ共起パターンと、生態的形質や環境との関係を調べています。Iijima|D1気候変動に対する応答の生態系間ミスマッチが高山性鳥類群集に与える影響を解明する生態系間でおこる資源の移動は、受け手の生態系に成立する群集の構造を変化させることが実証されています。気候変動に伴う生態系の変化と資源移動を関連付けた研究はほとんどありません。私は、高山帯の残雪上に落ちている系外から輸送されたと考えられる昆虫を、鳥類が繁殖期に利用することに注目し、気候変動に伴う系外から高山帯への資源移動の変化が、高山帯に成立する鳥類群集に与える影響を解明することを目的に研究を行っています。Chagi|M2ラン科植物の多様化と適応放散ラン科植物は世界中に2万から3万種程度が生育するとされ、陸上植物の中で最も種数の多い科といわれることもあります。ラン科が多様化した原因として、今までに様々な要素が挙げられてきました。私はその中でも特に種間交雑に注目し、交雑が多様化に与える影響力を評価しようと考えています。生物の集団内には様々な遺伝的多型が存在します。遺伝的多型の維持機構として負の頻度依存選択がありますが、その現象をもたらす根底にあるメカニズムや、個体群への長期的な影響について、実証的な研究はまだ不足しています。私はショウジョウバエの採餌に関わるfor遺伝子の2型を用いて、遺伝的多型の維持機構や、多様性と生態学的機能の関連性について解明することを目的として研究を行なっています。生息域は生息限界での局所適応によって拡大します。その範囲は無限に広がることはなく、局所適応を制限するなんらかの要因が働いていると考えられます。そこで私は河川の淡水域に生息するチリメンカワニナの汽水域への適応に注目し、河川内の集団構造や集団間の遺伝子流動が適応に与える影響をゲノム解析や形態解析などを通じて検証しています。生物はどのような種でも、種内に遺伝的な多様性が存在します。このような多様性は、時空間的な個体の棲み分けの促進や要求する資源の分散によって個体間の競争を緩和することで集団の生産性や安定性に貢献することがわかりつつあります。種内の多様性が集団全体の生産性を必ずしも高めるわけではなく、単に多様性だけを大きくするのでは不十分であるとも考えられています。集団の生産性には種内の部分的な多様性の総和にとどまらない性質(創発現象)があると考えられますが、どのような条件を満たせば生産性の向上に結びつくのかは不明です。私の研究では、飼育や実験処理が容易なショウジョウバエ類の一種であるオオショウジョウバエを材料に種内多様性と集団の生産性の増減を網羅的に検証し、生物の生産性において創発現象を促す多様性の組み合わせ方に関する基本原理の発見をめざしています。多型の原因遺伝子の探索キイロショウジョウバエにはRover型とsitter型と呼ばれる多型が存在することが知られています。この多型の原因は採餌に関わるfor遺伝子にあるということが現在わかっています。for遺伝子だけが原因なのかどうかまだ確証が得られていない状況です。そこで私の研究として、キイロショウジョウバエをゲノム編集することで、この多型の原因遺伝子を解明しようとしています。同種の生物が持つ活動リズムが集団間で異なることは、生態的・進化的に大きな影響があると考えられます。そのような議論で注目されるリズムは限られており、生物が様々なリズムを持つことを踏まえれば、まだ研究例が少ないのが現状です。私は概潮汐リズムに着目し、汽水域に分布するチリメンカワニナが潮汐に同調した活動リズムを持つ可能性を行動観察と遺伝子発現の挙動から探るとともに、淡水域の集団との活動リズムの違いとそれによるマクロスケールな影響を解明しようと考えています。Yajun|M1生息環境による翼の機能形態の違い鳥の翼の形態は、分散能力と関係することが知られている。分散能力の違いが種分化の程度に影響することも明らかになっている。一方で、生息環境や生態の違いが、翼の形態に与える影響は非常に小さいと指摘されている。そこで、本研究では、翼の機能を風洞実験などを用いて詳細に評価するとともに、機能的に重要な形質の測定を行う。具体的には、既存の翼標本をもちいて、機能的に重要な形態の評価や、揚力や安定性などの機能の計測を行い、生息環境と機能形質の対応を解析する。サンゴ礁の分布域の北限にあたり、温暖化により分布域が変化すると予想されます。サンゴの生物多様性について多面的な解析を行い、保全状況を評価した研究はほとんどありません。側面から保全すべき地域を決定することを目的に研究を行っています。生物は適応進化をしますが、生息する環境に対して必ず最適になるとは限りません。その要因の一つとして、ある環境に適した遺伝子をもつ集団に、非適応的な対立遺伝子をもつ個体が移入することでその集団の適応度が下がる移住荷重があげられます。移住荷重は環境が極端に変わるほどかかりやすいとされています。私は、川の流水域と止水域に生息するチリメンカワニナを使って、流速適応に関わるとされる遡上能力の測定や形態解析などを行ない、それらの形質に対する移住荷重を検証します。移動のような「行動形質」は定量的評価が難しいため、今まで限られた範囲や条件でのみ研究が進められてきました。最近では観測・解析技術の発達で行動に関する新しい知識が多く発見されています。その中、私は「逆強化学習」といった機械学習法を使って生物の行動戦略を解明し、さらに生物の移動で引き起こされる生態的ダイナミクスの理解を目指しています。Sato|B4都市の環境変化に対する生物の応答を検証する現在、世界中で進行している都市化は、環境の急速な変化を通じて様々な生命現象に変化をもたらしています。都市における形質レベルでの変化と個体群動態や群集構造の変化とはたがいに影響を及ぼしあっており、これらを結びつけるメカニズムの解明が待たれています。このようなメカニズムに迫るため、私はモデル生物のキイロショウジョウバエに近縁な野外のショウジョウバエ属昆虫をもちいた室内実験によって、都市に生息する生物の応答を検証しています。