講座内容

「鳥は恐竜から進化した」、、、あのダーウィンも主張した「鳥は恐竜から進化した」という学説は、150年以上も議論され続け、羽毛を持つ恐竜の発見によって、確実視されるようになっています。とは言っても、そもそも、恐竜が鳥に進化するというのは、具体的にどう考えればよいでしょうか。ポケモンやゴジラのように、成長していく過程で、姿が徐々に別の動物に変化していく、そういうわけではありません。
鳥は、卵の殻の中で、1個だった受精卵という細胞からはじまって、生まれてきます。恐竜も同じように、1個の受精卵から生まれてきていたはずです。なので、恐竜が鳥に進化するというのは、恐竜を作っていた発生過程が変化した、鳥を作る発生過程を持つ動物が生まれたことになります。本当にそんなことは起こり得るのか？本講座では、動物の進化のしくみを、動物の発生過程に求める「進化発生学」の観点から、恐竜が鳥に進化したしくみを考えるための基礎を、学んでいきます。
第1週目は発生学の基礎を学びます。すべての動物が細胞でできていること、発生すること、そして、細胞が分化することを説明します。
第2週目は発生におけるタンパク質と遺伝子の重要性と、遺伝を介した動物同士のつながりについて、学びます。また、ゲノムやDNA、遺伝子発現という言葉についても学びます。
第3週目は手足の発生過程、とくに、指がどうやって作られるかについて、お話しします。さらに、発生のしくみを変化させることで、動物形態の違いを生み出す原理について、解説します。
第4週目は恐竜と鳥の関係と進化について、解説します。鳥を鳥らしくする、鳥エンハンサー配列は、恐竜から鳥への進化の過程でゲノムに備わったものです。鳥エンハンサーとは何か、それまでに学んだ内容を集結して、理解していくことになります。

※本講座は、2020年1月開講の第1回、2020年11月開講の第2回、2021年8月開講の第3回及び2022年6月開講の第4回と同じ内容となり、課題の一部を変更しております。

Week 1：脊椎動物の体制と発生

• イントロダクション
• 恐竜と鳥の関係
• 生物は細胞でできている
• 生まれる＝発生する：すべての動物は1個の細胞から
• 脊椎動物の基本体制＝ちくわ
• 哺乳類の卵から赤ちゃんになるまで
• ニワトリの卵からヒヨコになるまで
• 1個の細胞から細胞シートへ、さらにちくわへ
• 細胞系譜と細胞分化
• 細胞分化と誘導

Week 2：発生と遺伝子発現と世代交代の連続性

• イントロダクション
• 筋肉が動くしくみ
• 細胞分化と細胞特異的なタンパク質の重要性
• 遺伝情報の正体(1)：タンパク質の機能と遺伝子
• 遺伝情報の正体(2)：ゲノムとDNAと遺伝子の関係
• 遺伝情報の正体(3)：特異的遺伝子発現を生み出す転写調節
• 分化した細胞特異的遺伝子発現の例
• 生殖：次世代を作る仕組み
• 遺伝：形づくりの情報を次の世代に伝えるしくみ
• 親子関係から家系図へ、そして系統樹へ

Week 3：発生メカニズムの時空間的ずれと形態多様性

• イントロダクション
• 発生過程と形づくり
• 四肢の発生(1)：肢芽の伸長と骨格形成
• 四肢の発生(2)：ZPA
• 四肢の発生(3)：shh遺伝子と濃度勾配説
• shh遺伝子の発現調節
• 発生メカニズムのずれ(1)：ヘテロクロニー
• 発生メカニズムのずれ(2)：ヘテロトピー
• ずれを可能にする分子メカニズム(1)：減数分裂と組換え
• ずれを可能にする分子メカニズム(2)：変異と遺伝

Week 4：鳥エンハンサーによる鳥の特徴作りと恐竜

• イントロダクション
• 鳥しか持っていない構造、形態
• 肢芽発生と羽毛の発生
• 鳥だけが持っているゲノム配列
• 鳥だけが持っているゲノム配列は、鳥エンハンサーか？
• どこまでの動物が、鳥エンハンサーを使っているのか？
• 鳥の祖先は恐竜か？
• 指番号の矛盾を解いた、発生メカニズムの理解
• 恐竜も鳥エンハンサーを使っていた可能性
• （まとめ）動物形態の進化は、発生メカニズム変更の蓄積である