東京大学 大気海洋研究所50年史 1992-2001 東京大学 大気海洋研究所50年史 1992-2001

第5章 研究系と研究センターの活動

5-3 海洋生命システム研究系

5-3-2 海洋生命科学部門

ゲノムに刻まれた生物進化の歴史,生活史,回遊現象,環境適応など,海洋における様々な生命現象の統合的な解明を目指す.生理学分野,分子海洋生物学分野,行動生態計測分野よりなる.

(1)生理学分野

本分野は1964年4月に設置された海洋生物生理部門を前身として,2000年4月の改組により海洋生命科学部門・生理学分野となった.1992年4月時点でのスタッフは平野哲也教授,竹井祥郎助教授,金子豊二助手,田川正朋助手,小笠原早苗技術官である.1996年4月に田川が京都大学農学部助教授に転出し,1997年4月には金子が国際共同研究センター助教授に昇任した.平野は1993~1997年に本所所長を務めたのち,1998年3月に定年退職した.同年11月に竹井は教授へと昇任し,1999年3月に兵藤晋が教養学部助手から本所助手に配置換えとなった.2000年1月には兵藤助手が助教授へと昇任し(2007年より准教授),同年3月に井上広滋が日本水産主任研究員から助手として着任した.2006年7月に井上助手が国際共同研究センター助教授に昇任するとともに,2007年2月に日下部誠がワシントン大学より特任助教として赴任し,2009年2月より助教となった.また本所研究生として高野政義と岩谷芳自が,日本学術振興会PDとして内田勝久,宮崎裕明,坂口創が,特任研究員として野畑重教,安藤正昭,Marty Wongが本分野で研究に従事した.外国からの研究者も多く訪問し,客員教授としてMark Sheridan(アメリカ),James Sullivan(アメリカ),Gert Flik(オランダ),Neil Hazon(イギリス),Jorge Fernandes(イギリス),Richard Balment(イギリス),John Donald(オーストラリア),Chris Loretz(アメリカ)が本分野で教育・研究を行った.JSPS海外招聘研究員として,Iqbal Parwez(インド),Cliff Rankin(ベルギー),Larry Renfro(アメリカ),Richard Balment,Neil Hazon,Abdel-Hamid Osman(エジプト),John Donald,Chris Loretzが,JSPS Bridge FellowとしてChris Loretzが,JSPSサマー・プログラムでAmanda Helberger(アメリカ)が,JSPS外国人研究員としてYuan-You Li(中国),Frederic Lancien(フランス),Marty Wong(中国),Jillian Healy(オーストラリア),William Tse(中国)が在籍した.その他,本所外国人研究生としてGuo-Bin Hu(中国)が在籍し,本所外国人研究員としてHoward Bern,Thrunder Björnsson,Patrick Prunet,Steve McCormick,Gordon Grau,Craig Sullivan,Justin Warne,Alex Schreiber,Ken Olson,Nicholas Bernier,Keven Johnson,Mary Tierney,Tes Toop,Brett Jennings,Sofie Trajanovska,Gary Anderson,Catherine Pollinaなど世界各国から多数の研究者が在籍した.

本分野では1992年以前には研究テーマが多少変わった時期があったが,1992年以降は一貫して海洋という高い浸透圧環境に生物がどのように適応しているかについて研究を続けている.特に,浸透圧調節に関わるホルモンの研究では常に世界をリードしており,上述したように毎年国内外から多くの研究者が共同研究に訪れている.その研究は個体レベルの生理学的解析を基本として,組織,細胞,分子,遺伝子などさまざまなレベルの最新の手法を駆使して現象の解明を目指している.最近では,メダカを用いて浸透圧遺伝子の機能をノックダウンすることにより海水適応能の変化を調べる遺伝子工学的な手法を導入して,遺伝子レベルの研究を個体レベルの研究に融合させる試みも行っている.平野は海水適応における飲水の調節機構や食道の脱塩に関して世界に先駆ける研究を行うとともに,脳下垂体から分泌されるプロラクチンや成長ホルモン,間腎から分泌されるコルチゾルの浸透圧調節作用に関して世界を牽引する研究を行ってきた.金子は海水魚の体内に侵入する過剰なNaClの排出に関わる塩類細胞の分化に関して,発生初期の卵黄嚢などユニークなモデルを使って主に形態学的な手法を用いて独自の研究を展開した.田川はヒラメをモデルとして変態に関わる甲状腺ホルモンやコルチゾルの研究において活躍した.竹井はアンジオテンシン,心房性ナトリウム利尿ペプチド,グアニリン,アドレノメデュリンなどのペプチドホルモンを魚類で初めて同定して,それらのホルモンが海水適応に重要な役割を持つことを明らかにするとともに,魚類にみられるユニークな延髄レベルでの飲水調節機構に関して世界の最先端を行く研究を行っている.兵藤は尿素を用いたユニークな浸透圧調節を行う板鰓類や全頭類に着目し,そのライフサイクルを通した調節に関して分子生理学的な手法を用いてその解明を目指している.井上は比較遺伝学的な手法を用いて浸透圧調節ホルモンの進化の歴史を解明するとともに,さまざまな分野の研究におけるメダカ属の重要性を指摘した.日下部は海水適応に重要な役割を持つコルチゾルや新しいホルモンであるリラキシンについて,浸透圧調節の観点から研究を続けている.

大学院の担当として,本分野は発足当初より理学系研究科生物科学専攻(動物科学大講座)の協力講座として教育を担当してきた.また,竹井は2007~2011年度に総合文化研究科広域科学専攻を兼担し,兵藤は2004年度より農学生命科学研究科水圏生物科学専攻を兼担している.1992年4月以降にEvelyn Grace T. de Jesus,Felix G. Ayson,柿澤昌,海谷啓之,内田勝久,宮崎裕明,川越暁,塚田岳大,弓削進弥,仲忠臣,御輿真穂,湯山育子,渡邊太朗,Albert Ventura,宮西弘,山口陽子が博士の学位を取得し,柿澤昌,福沢敦,宮崎裕明,三科祥理,中野和民,白石清乃,土田貴政,鈴木達也,川越暁,塚田岳大,弓削進弥,御輿真穂,渡邊太朗,Albert Ventura,高木伸,山口陽子,角村佳吾,塩澤彩,高部宗一郎,田口佳奈子,清野大樹,高木亙が修士の学位を得た.

2011年度の在籍者はD3:[理]山口陽子,宮西弘,[農]角村佳吾,D2:[農]高部宗一郎,M2:[理]小林久美,高木亙,[農]清野大樹,M1:[理]長谷川久美,牧田陽輔,若林翠,[農]伊藤愛,JSPS外国研究員:William Tse(中国),外国人研究員:Chris Loretz(アメリカ),特任研究員:安藤正昭,Marty Wong(中国)である.

(2)分子海洋生物学分野

本分野は1990年6月に発足した海洋分子生物学部門に始まる.発足当時のスタッフは浦野明央教授,長澤寛道助教授,窪川かおる助手および遠藤圭子教務職員であった.1993年4月の浦野の北海道大学への転出にともなって長澤が教授となり(1994年1月より),その後任にスタンフォード大学博士研究員であった渡邉俊樹が着任した(1994年12月より.2007年度から准教授).さらに1997年9月の長澤の大学院農学生命科学研究科への転出の後,福井県立大学教授であった西田睦が教授に着任した(1999年4月より).時を同じくして,遠藤圭子が教務職員より助手に着任した(1999年4月より.2007年度からは助教).当初,本分野は10年時限で発足したが,2000年4月の海洋研究所の改組によって時限がなくなり,海洋生命科学部門・分子海洋科学分野となった.2004年8月には窪川が所内に新しく設置された先端海洋システム研究センター教授に転出し,その後任に馬渕浩司が助手に着任した(2006年8月より.2007年度からは助教).2008年6月に渡邉が急逝した.2010年3月遠藤が定年退職した.2010年4月の大気海洋研究所の発足時に分子海洋生物学分野となり,同時に井上広滋准教授が海洋科学国際共同研究センターから配置換えとなった.この間,事務補佐員や技術補佐員として,寺井真理子,松坂奈美子,小野(馬渕)詳子,梅田(奥野)玉紀,筧(渡辺)葉子,前田泰伸,清宮実佐子らが研究教育の発展に貢献した.

本分野は一貫して,急速に進展する分子生物学の手法や概念を海洋科学・海洋生物学へ導入し,その新たな展開に貢献することを目指してきた.最初の約10年の浦野および長澤時代の研究テーマは,大きく3つに整理できる.第一のテーマは海洋生物の環境適応と内分泌調節である.生物は外部環境を知覚し,その刺激を生体内に伝達して環境に順応するが,その機構のうちでも内分泌系を通した生体調節は最も重要なものの1つである.浦野および長澤らは,魚類と甲殻類を主な研究対象として,海洋環境への適応に焦点を当てた研究を活発に展開した.第二のテーマはカルシウムの体内輸送および石灰化の調節に関する研究である.サンゴなど海産無脊椎動物の石灰化現象は,海洋の炭素循環に大きな影響を持っている.長澤・渡邉らは,甲殻類の外骨格などの組織における炭酸カルシウム結晶形成の機構に焦点を当て,分子生物学的手法を導入して研究を進め,重要な成果を挙げた.第三のテーマは脊椎動物の祖先的状態を色濃く残す頭索動物(ナメクジウオ類)の環境適応で,内分泌調節から生態まで,第一のテーマと関連させつつ窪川を中心に興味深い研究が進められた.なお,本分野は1992年度からの「温室効果気体収支」に関する特別事業の立ち上げに貢献した.

1999年4月に着任した西田は,分子系統進化学・分子集団遺伝学と進化的理解を目指す視点を導入した.とくに3万種近くを擁する脊椎動物最大のグループで,海洋生態系において重要な位置を占めるばかりでなく,重要な資源生物でもある魚類の包括的系統解析と,それに基づく魚類多様性の進化的解明を目指す研究は,馬渕ほか多くの共同研究者や大学院生の参画を得て大きく展開した.研究チームで確立したミトコンドリアゲノムの全塩基配列分析手法によって得られる充実したDNAデータと,それに基づいた大規模分子系統解析によって得られた信頼できる系統枠は,それ自体が重要な成果であるが,さらにそれに立脚して,魚類の多様な形態や生態・生活史の進化や遺伝子・ゲノムの進化について,多くの興味深い発見がなされた.また西田は,農学生命科学研究科との共同提案の21世紀COEプログラム「生物多様性・生態系再生研究拠点」(2003~2008年)の本所側を代表するサブリーダーとして,DNA分析を活用した水圏生物の集団遺伝学的・保全遺伝学的研究も推進した.渡邉らはその研究を石灰化現象から造礁サンゴの活動のカギとなる褐虫藻との共生関係へと展開し,その進展に大きな期待が寄せられていたが,同氏の急逝によりそれが中断されることになり惜しまれている.2010年4月着任の井上は,水生生物の生息場所の環境への適応の分子メカニズムとその進化の解明を目指し,深海の熱水噴出域のシンカイヒバリガイ類やクサウオ類,南極海のナンキョクオキアミ,汽水域のフジツボ類,淡水から海水まで幅広い適応能を有するアジア各地のメダカ類などを対象に研究を進めている.さらに生物の環境適応機能を利用した環境汚染のモニタリングにも挑戦している.

大学院の担当としては,本分野は発足当初より理学系研究科生物科学専攻(動物科学大講座)の協力講座で,教員は同専攻の協力教員を務めるとともに,農学生命科学研究科水圏生物科学専攻(1994・1995年の改称までは農学系研究科水産学専攻)の兼担教員をも務めてきた.また西田(2009年まで)と井上は新領域創成科学研究科自然環境学専攻の兼担教員も務めている.1992年4月以降,博士の学位を取得した諸氏は鈴木雅一,奥野敦朗,森田ひとみ,遠藤博寿,山内視嗣,山本軍次,佐藤崇,橋口康之,川原玲香,土田浩平,栗岩薫,武島弘彦,佐藤行人,早川英毅,Davin Setiamarga,依藤実樹子である.加えて奥野敦朗,筒井直昭,村山英未,遠藤博寿,池谷鉄兵,大木修一,今川修造,水田貴信,頼信実,中谷将典,神前悠治,福田伊佐央,武島弘彦,早川英毅,湯山育子,高橋真紀子,仲村将蔵,安井晋典,佐藤行人,鈴木悠太,宇都宮嘉宏,宮崎亜紀子,古田好美,山田創,飯田高広,伊藤吉彦,家口泰道,金城梓,長㟢稔拓が修士号を取得した.また鈴木伸明,鹿谷麻夕,川口亮,岩田祐士,大地まどか,Junemie H. Lebata,藤田利宏,大城雄一,中山晋,六車秀士,水谷祐輔,高木映らが大学院に籍を置いて,あるいは訪問して研究を行った.学振特別研究員としてPetra Persson,渡辺勝敏,尾崎紀昭,山崎裕治,向井貴彦,Sébastien Lavoué,井上潤,氏家由利香,馬渕浩司,川口眞理,山野上祐介の各氏が本研究室に所属して研究を進めた.また研究機関研究員,特任研究員,海洋科学特定共同研究員などとして本分野で研究した諸氏には,山口素臣,池島耕,野原正広,武藤文人,東陽一郎,石黒直哉,昆健志,橋口康之,川原玲香,仲村将蔵,山内視嗣,高田未来美らが,外国人研究員(学振サマー・プログラム外国人研究者を含む)としては,Bruno Querat,Shannon DeVaney,Luciana Sato Ramos,Gabrielle Miller-Messner,Rene Mauricio Sanchez Vega,Claudio Oliveira,Jacob J.Egge,Nicholas J.Lang,Neil Aschliman,Padilla Patricia Cabezas,Yazdan Keivany,Jan Yde Poulsen,Song Hayeunらがいる.外国人客員教員を務めたLukas Rüberらとの共同研究を進めた.その他多くの研究者が本分野において共同研究を行っている.

2011年度の在籍者はD3:[理]依藤実樹子,D2:[新]周藤拓歩,M2:[農]長崎稔拓,[新]加藤優,金城梓,M1:[新]山本悠,外国人研究員:Song Hayeun(韓),兼務特任助教:[農]武島弘彦,特任研究員:高田(遠藤)未来美,日下部郁美である.

(3)行動生態計測分野

本分野は1968年設置の漁業測定部門を前身とし,2000年の改組により海洋生命科学部門行動生態計測分野となった.1992年4月当時の体制は石井丈夫教授,青木一郎助教授,小松輝久助手,石田健一助手,稲垣正教務職員,清水碩子技官であった.石井は1993年3月に停年退官した.1994年4月に資源生物部門の塚本勝巳助教授が教授に着任した.それに伴い大矢真知子技官が資源生物部門から配置換えとなった.1997年3月,青木は東京大学農学部に転出し,同年8月小松が助教授(2007年から准教授に改称)に昇任した.2001年11月に青山潤が助手に採用された.2003年4月には稲垣が助手に採用され,2004年2月からは観測研究企画室兼任となった.青山(清水)碩子は2004年3月停年退職した.青山潤助教(2007年に助手を改称)は2008年9月に海洋アライアンス特任准教授に昇任・転出した.改組により2010年4月には稲垣が共同利用共同研究推進センター研究航海企画センター兼任となり,大矢が共同利用共同研究推進センター陸上研究推進室に異動した.この間,技術補佐員として草郷福子(1986~1997年)が研究室の業務を補佐した.2000年にMichael J. Miller博士が日本学術振興会の外国人特別研究員として来日し,現在は特任研究員として在籍している.

漁業測定部門の研究目的は,漁業資源の量的情報の測定法を開発するとともに,資源変動機構の解明を図ることとされた.その基礎研究として,海洋生物の分布量の計測,魚類の分類と生態,行動に関する研究が行われた.同時に魚類行動と環境の観察システムや新手法の開発研究が実施された.

1992~1993年には石井が漁業資源の評価・予測・管理の新手法を確立することを目的として,人工知能技術の応用に関する研究を提唱した.青木が中心となり,知識工学を用いた魚鱗画像解析・計数法の開発,ニューラルネットを用いた小型浮魚類資源の漁況海況予測を小松とともに行い,重要な知見を得た.

青木は1997年まで小型浮魚類の再生産機構の研究を進め,群形成と摂餌行動・対捕食者行動との関連について実験生物学的研究を実施した.また,IGBPのGlobal Ocean Ecosystem Dynamics計画のSampling and Observation Systems関連研究を小松と行った.石田は仔稚魚の器官形成と行動発達に関する生理生態学的研究を行い,本分野で先駆的業績を挙げた.稲垣は魚群探知機,スキャニングソナーなどの水中音響機器を用いて,魚類やプランクトンのサイズ・時空間的分布を直接計測し,数量化する方法を開発した.

1994年4月に着任した塚本は,海洋生物の回遊行動について生理生態学的研究を行った.中でも白鳳丸を用いたウナギの産卵場調査で大きな成果を挙げた.採集されたレプトセファルスの体サイズ,海流,海底地形から産卵場が海山域に形成されるという「海山仮説」と,1日に1本形成されるウナギ耳石の日周輪の解析から産卵が新月に行われるという「新月仮説」に基づいて,2005年には孵化後2~3日の仔魚を,2009年5月には世界初の天然ウナギ卵を北太平洋・西マリアナ海嶺の南部海山域で採集することに成功した.これにより初めてウナギの産卵地点がピンポイントで特定され,ウナギの産卵生態の謎が解き明かされた.2008~2010年の水産総合研究センター・北海道大学・九州大学等との共同調査では,同海域で産卵親ウナギも捕獲され,ウナギ産卵場研究に関する歴史的論文を世界に公表した.さらに耳石の微量元素分析から,河川に遡上せず一生を海で過ごす「海ウナギ」の存在を発見した.ウナギ目魚類の分子系統解析の結果とあわせ,この海ウナギ個体群がウナギの降河回遊の「先祖返り」であることを見出し,回遊行動の起源と進化の過程を解明した.これらの研究は,現在地球規模で激減する回遊魚の資源保全と環境保護に応用される重要な研究成果である.また,2000年から2005年まで新プログラム「海洋生命系のダイナミクス」[➡6―6]の研究代表者を務めた.青山潤は世界各地のウナギを採集して,ウナギ属魚類全種の分子系統関係を明らかにし,ウナギの起源と進化の過程を考察した.またフィリピン・ルソン島の山奥からウナギ属魚類の新種Anguilla luzonensisを発見している.稲垣は白鳳丸航海において,ウナギ産卵場の海洋物理学的・生物学的環境特性を明らかにし,産卵場研究の展開に貢献した.Millerは多くの研究航海に参加し,レプトセファルスの分類・生態学的研究を行い,本分野の発展に寄与した.

海洋生物資源の持続的な利用を図るという観点から,小松はこれらの資源涵養の場である藻場の保全に必要な藻場の空間分布・バイオマス情報を広域かつ効率的に取得するための計測法に関する研究を開始した.音響を用いる種々のリモートセンシング法を提案するとともに,ナローマルチビームソナーによる藻場マッピング法を世界ではじめて開発した.関連して,海底底質判別装置に関する日米特許を古野電気と共同で取得し,この装置を組み込んだ魚群探知機が2010年に商品化された.衛星リモートセンシングによる沿岸域ハビタットマッピング法の開発にもJAXAのALOS衛星プロジェクトのPrincipal Investigatorとして早くから取り組み,2010年からUNESCOの政府間海洋学委員会WESTPACにおいてOcean Remote Sensing Projectのリーダーとして東南アジアのハビタットマッピングを担っている.2011年3月の東日本大震災後,三陸の藻場の被災状況の把握のため,現場調査とマッピングを集中的に行っている.2002年から東シナ海における流れ藻の分布,移動,生態に関する研究を多面的に行い,成果を上げつつある.近年はアカメ,アカエイなど絶滅が危惧される魚類の保全に必要な生息場利用の実態把握のためにバイオロギング手法を導入した研究を行っている.石田はプロジェクトサイクルマネジメント手法を水産・沿岸環境分野に我が国ではじめて導入し,社会工学的視点から研究に取り組んでいる.

教育面では,本分野の教員は農学生命科学研究科・水圏生物科学専攻の担当教員を務めてきたほか,新領域創成科学研究科・自然環境学専攻の兼担教員も務めてきた.1992年4月以降に課程博士の学位を取得したのは,東信行,益田玲爾,宮下和士,阪倉良孝,黄康錫,青山潤,石川智士,新井崇臣,吉永龍起,渡邊俊,井上潤,菅原顕人,笹井清二,木村呼郎,篠田章,皆川源,サイーダ・スルタナ,スゲハ・ハギ・ユリア,渡邊国広,馬涛,峰岸有紀,黒木真理,三上温子,佐川龍之,田上英明,飯田碧,横内一樹,ジャバカ・ソハ・ハムディ,福田野歩人,須藤竜介,海部健三,ブアニエ・エチエヌ,川上達也,論文博士の学位を取得したのは稲垣正,高橋勇夫,西隆昭,冨山実,日下部敬之である.また修士号を取得したのは,青山潤,山田朋秀,黒木麻希,笹井清二,井上潤,菅原顕人,山口佳孝,丸井美穂,篠田章,木村呼郎,宮井猛士,川合桃子,皆川源,小竹朱,地下久哉,馬涛,三上温子,峰岸有紀,深町徹生,川上達也,黒木真理,柴谷恵子,飯田碧,横内一樹,福田野歩人,佐川龍之,吉澤菜津子,松永大輔,須藤竜介,萩原聖士,澤田悦子,日下崇,鈴江真由子,岡澤洋明,眞鍋諒太朗,ベン・ロムダーネ・ハイファ,田村百奈美,國分優孝,毛利明彦,小池佳寛,渡口響子,ムハマンド・ナゼイル・ムハンマド,水野(吉澤)紫津葉,中村政裕である.

2011年度の在籍者はD3:[農]安孝珍(韓国),萩原聖士,真鍋諒太朗,D2:[農]アタチャイ・カンタチュンポー(タイ),スマヤ・ラビブ(チュニジア),[新]國分優孝,D1:[新]ムハンマド・ナゼイル・ムハンマド(イエメン),M2:[農]中村政裕,水野紫津葉,M1:[新]大瀧敬由,農学特定研究員:横内一樹,日本学術振興会外国人特別研究員:クララ・ロード・ドネイ(フランス),エヴァ・ロットアウスラー(ドイツ),川上達也,研究実習生:倉持優希,寺田拓真,田中千香也,特任研究員:井上潤,須藤竜介,畑瀬英男,Michael J. Miller(アメリカ),渡邊俊,阪本真吾である.