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二国間交流事業 共同研究報告書
（様式５） 二国間交流事業 共同研究報告書 平成 独立行政法人日本学術振興会理事長 東京大学・海洋研究所 （ふりがな） 職・氏 名 業 名 相手国（ 2. 研 究 課 題 名 月 ７ 日 殿 共同研究代表者所属・部局 1. 事 ２０年 ４ 英国 ）との共同研究 たけい 教授・竹井 よしお 祥郎 対応機関（Royal Society） 魚類と海産哺乳類における循環調節と体液調節 3. 全 採 用 期 間 平成 １８ 年 ４ 月 １ 日 ～ 平成 ２０ 年 ３ 月 ３１日 （ ２ 年 ０ ヶ月） 4. 研 究 経 費 総 額 （1）本事業により交付された研究経費総額 ４、５７５ 千円 初年度経費 ２，０７５千円、 ２年度経費２，５００千円、 ３年度経費 （2）本事業による経費以外の国内研究経費総額 千円 千円 -1- 5．研究組織 （1）日本側参加者 （ふりがな） 氏 所 属・職 名 名 研 究 協 力 テ ー マ 竹井 祥郎 東京大学・教授 魚類の循環調節と体液調節 宮崎 信之 東京大学・教授 海産哺乳類の循環調節と体液調節 佐藤 克文 東京大学・助教授 海産哺乳類の循環調節 兵藤 晋 東京大学・助教授 軟骨魚類の尿素を用いる体液調節の研究 （2）相手国側研究代表者 所属・職名・氏名 セントアンドリュース大学・リーダー・Neil Hazon （3）相手国参加者（代表者の氏名の前に○印を付すこと） 氏 名 所属・職名（国名） 研 究 協 力 テ ー マ ○Neil Hazon Univ. St Andrews Reader 魚類の循環調節と体液調節 Ian Boyd Univ. St Andrews Director 海産哺乳類の循環調節と体液調節 Mike Fedak Univ. St Andrews Professor 海産哺乳類の循環調節 Ailsa Hall Univ St Andrews Deputy Director 海産哺乳類の体液調節 Gordon Cramb Univ St Andrews Senior Lecturer 魚類の循環調節と体液調節 Kimberley Bennett Univ. Dundee Postdoc 海産哺乳類の循環調節と体液調節 Alan Wells Univ. St Andrews Postdoc 魚類の循環調節と体液調節 -2- 6．研究概要（研究の目的・内容・成果等の概要を簡潔に記載してください。） 東京大学海洋研究所（ORI）の生理学分野とセントアンドリュース大学の Gatty Marine Laboratory(GML)は これまでに魚類の循環調節・体液調節に関する長い共同研究の歴史がある。数年前に GML のなかに Sea Mammal Research Unit(SMRU)がケンブリッジ大学から移設されるにともない、ORI のデータロガーを用いて海産哺乳 類や鳥類の生態学的研究を行っている研究者との交流が始まった。そこで、生理学と生態学という異なるア プローチを持つ研究者が協力して、魚類や哺乳類を用いた共同研究を開始した。すなわち、これまで主に実 験動物を用いて研究室で行っていた生理学と、野外で行ってきた生態学を融合して新しい学問分野を創出す ことが主な目的である。 竹井は Neil Hazon 博士や Ailsa Hall 博士と共に、アザラシの離乳期に見られる長期の断食に関わる食欲 調節ホルモンや体液調節ホルモンについて共同研究を行い、大きな成果を挙げた。すなわち、幼獣は離乳期 から自分で摂食行動を始めるまでの数週間に 30%も体重が減少するが、その間に食欲を抑制している機構及 び脂肪を代謝することによる水の産生機構について重要な知見を得た。また、アザラシが潜水中に連続して 採血するための装置を共同開発している。 兵藤は、腎尿細管の最終分節に存在する尿素輸送体が重要であること、環境の浸透圧変化によってその 細胞内分布が変化することを発見しているが、Hazon 博士らが持つ in vitro の優れた腎臓還流系を用いて、 環境刺激からホルモン、尿素輸送体、腎機能へという、カスケードを全て解明しようと考えた。残念ながら、 滞在中イギリスではサメを用いた投与実験を行うことができなかったが、Hazon 博士、Wells 博士と具体的な 実験システムの構築ならびに今後の実験デザインを確立し、今後我々がドチザメを用いて研究を進められる 段階に到達した。また、本共同研究を発展させたものとして、共同で研究費の申請を行い、共同研究を継続 させる具体案を作成した。そのひとつが、現在佐藤博士とともに進めている、サメの行動・生態をデータロ ギングによって分析することである。今後、軟骨魚類の生理学・生態学・行動学を統合的に研究する基盤形 成ができた。 佐藤克文と佐藤佑基は、小型記録計を対象動物に搭載するやり方で、野外環境下におけるデータを取得し て、海生哺乳類などの海洋大型動物の生理や行動を調べるバイオロギング手法を用いて、潜水行動を記述す るといった最初の段階を終了した。今後は、深度や温度、加速度や画像といった多様なパラメータを用いて より詳細なデータを取るとともに、共通の測器で幅広い対象動物種から得られるデータを用いて種間比較を 行ない、水中生活に適応した動物に共通する形態的かつ生理的背景を探ることを研究の目的としている． 日本学術振興会における共同研究の援助と共に、英国側が Royal Society に申請した私どものグループと の共同研究も採択され、2 年間にわたり来日して共同研究を深めることができた。また、これらの共同研究 が基礎となって、東京大学海洋研究所は GML と SMRU を包含するセントアンドリュース大学生物学部（School of Biology）との間で学術交流協定を締結した。そのため、今後は大学院生を含む学術交流がさらに促進さ れることが期待できる。 -3- 7．派遣・受入実績 （１） 研究期間中に相手国を訪問した日本側参加者氏名、派遣期間、主たる訪問先 氏名・所属 竹井 祥郎・東京大学 期 間 （現地到着日～現地出発日） 主たる訪問先 平成 18 年 8 月 22 日-9 月 5 日 マンチェスター大学 セントアンドリュース大学 渡辺 太朗・東京大学 平成 18 年 8 月 27 日-9 月 4 日 マンチェスター大学 佐藤 克文・東京大学 平成 20 年 3 月 8-25 日 セントアンドリュース大学 竹井 祥郎・東京大学 平成 19 年 9 月 7-13 日 セントアンドリュース大学 マンチェスター大学 渡辺 佑基・東京大学 平成 20 年 3 月 16-26 日 セントアンドリュース大学 兵藤 晋・東京大学 平成 20 年 3 月 20-25 日 セントアンドリュース大学 計 6 名（延べ人数） 計 66 日 （２）研究期間中に受け入れた相手国参加者氏名、来日期間、主たる訪問先（振興会から滞在費等の支給 を受けた研究者に＊印をつけてください。） 氏名・所属 期 間 （来日日～離日日） 主たる訪問先 Neil Hazon 平成 19 年 3 月 2-10 日 東京大学海洋研究所 Ailsa Hall 平成 19 年 3 月 2-10 日 東京大学海洋研究所 Ailsa Hall 平成 20 年 3 月 20-29 日 東京大学海洋研究所 Kimberley Bennett 平成 20 年 3 月 20-29 日 東京大学海洋研究所 計 4 名（延べ人数） 計 38 日 -4- 8．研究の成果（｢7．研究の目的・内容｣の内容と対応させつつ、本研究によって得られた新たな知見、成果、 及び一般国民にとってどのようなメリットがあったかを平易な表現で記述してください。） (1)学術的価値（本研究により得られた新たな知見や概念の展開等、学術的成果） これまでの生態学的な研究により、自然界に存在する海産動物の興味ある行動が数多く記載されてい る。しかし、その生理学的な裏づけはこれまでほとんどされていなかった。今回の共同研究の申請が採 択されたことにより、東京大学海洋研究所とセントアンドリュース大学の魚類や哺乳類の生態学と生理 学の研究者が力を合わせ、それら興味ある行動の生理学的裏づけを明らかにするための基礎ができた。 また、軟骨魚類の研究では分子生物学と個体生理学の研究者が共同研究を行い、サメの腎臓における尿 素再吸収のしくみを明らかにする基盤ができた。さらに、バイオロギング手法によって明らかになった 潜水性哺乳類・鳥類の巡航遊泳速度が体サイズに関わらず一定であったという結果は、遊泳する動物の 速度に関する一般常識を覆すものであり、専門家以外にもわかりやすい成果は子供達をはじめとする一 般国民が海の動物について興味を持つきっかけとなった。 (2)相手国との交流（両国の研究者が協力して学術交流することによって得られた成果） スコットランドの沿岸域に生息する海産哺乳類や鳥類を用いた生態学的な研究はよく発展している。 そこで、優れた生理学な技術やデータロガーに関する知識と技術を持つ海洋研究所の研究者がそれに参 加することにより、新しい展開が期待されている。また、異なる生理学的な技術を持つサメの研究者が 協力したことにより、初めて環境刺激からホルモン・輸送体・腎機能というカスケード全体を解析する 方法が確立できた。今後は、さらにデータロギングによる生態・行動調査を加え、生理・生態・行動と いう統合的な研究を進めることが期待できるデータロガーに関しては、動物搭載型記録計を用いた海洋 大型動物研究において、日本の研究グループとスコットランドの SMRU はそれぞれ独自に開発した測 器による研究を進めていた。今回、相互に深く交流する事により、お互いのデータを持ち寄る形で比較 行動学研究が遂行され、上記の成果を上げる事に繋がった． (3)社会的貢献（社会の基盤となる文化の継承と発展、社会生活の質の改善、現代的諸問題の克服と解決 に資する等の社会的貢献はどのようにあったか） 環境に対する負荷をできるだけ抑えつつ持続可能な社会のあり方を模索するためには、その解決策を 科学者や政治家に任せるだけでなく、一般国民がそれぞれ当事者意識をもって諸問題を認識する必要が ある。しかし、一昔前の公害問題と異なり、現代社会が抱える環境問題は、現象そのものが地球規模に 拡大し、要因と現象の因果関係が複雑化しているために、なかなかその問題を認識し難い。海生哺乳類 は、その愛らしい行動からも多くの人に愛されており、生態ピラミッドの頂点にいる動物をして環境汚 染のマーカーとしても利用されている。今後これまで余り知られていなかったこれら動物の生理学的な 側面が解明されると多くの若人の興味を惹くことにより、近年の理科離れに対して何らかの布石ができ るのではないかと期待している。また、軟骨魚類の生態調査と環境適応能力の研究が結びつくことによ り、環境問題、生態系の維持という観点から社会にインパクトを与えることが期待できる。また、バイ オロギング手法は、これまで観察ができなかった海の動物の行動や生理に関する研究を可能にするもの であり、得られる成果は最先端の科学的知見でありながら良い意味でプリミテイブであり、専門家以外 にとってもわかりやすく興味を持ちやすいという特徴を持つ。中高生をはじめとした子供達に海の動物 -5- に興味を持つきっかけを与えたという意味で社会的貢献につながる。 (4)若手研究者養成への貢献（若手研究者養成への取り組み、成果） 海洋生物の体液調節の生理学は、これまでイギリスを中心として欧米で盛んに研究されてきた。しか し、イギリスでは分子や遺伝子レベルの研究が中心となり、地道な生理学的な研究に対して研究費が下 りず急速にこの分野が衰退している。Hazon 博士のところででもポスドクが研究職につけない状況が続 いている。今回の共同研究をきっかけに、発展的な研究費の取得を日英共同にて構想中であり、これが 成功すれば優秀な若手研究者を確保することが期待できる。いっぽう、東京大学海洋研究所には海生哺 乳類を対象動物として研究を進めているポスドク研究員や大学院生が複数在籍している。また、東京近 郊の大学にも海生哺乳類に強い興味を持つ学生が多数在籍している。彼らにとって世界有数の研究所で あるセントアンドリュース大学の SMRU はあこがれの地でもある。今回の交流事業を通じて SMRU の 著名な研究者が複数名来日した。それまで論文や著書を通してしか知らなかった人に会うために、講演 会には研究所外からも多数聴講生が訪れた。所内の若手にとっては、ゼミやそれ以外の交流(パーティや 東京観光案内)を通して彼ら彼女らの普段の姿を目の当たりにできたことの意義は大きい。一部の学生が 「もっと年配の大御所かと思っていたけど、意外と若かった」という感想を漏らしていたのが印象的で ある。また、日本側若手研究者の一部が実際にセントアンドリュースを訪問・滞在できたことにより、 今回選に漏れた若手研究者にとっては SMRU が“遠くに仰ぎ見るあこがれの存在”から“具体的な努 力目標”へと変わった。 (5)将来発展可能性（本研究・交流事業を実施したことにより、今後どの様な発展の可能性が認められるか） 上記の通り、本研究・交流事業により主に魚類を研究しているセントアンドリュース大学の GML と SMRU との共同研究の基盤が確立したといえる。この事業をきっかけとして、東京大学海洋研究所とセ ントアンドリュース 7 大学生物学部との間に学術交流協定が締結されたことは、今後大学院生やポスド クなど若手研究者の交流が促進できるであろう。最終年度に訪英した佐藤佑基博士や来日した Kimberley Bennett 博士はその有望なポスドクの一人であり、訪英した渡辺太朗君は有望な大学院学生 の一人である。また、今後英国において大型の研究費を我々と共同で申請することを計画している。さ らに、これまでの海生哺乳類に関する共同研究を通して生じた疑問を解消するための野外検証実験を計 画している。 (6)その他（上記(1)～(5)以外に得られた成果があれば記述してください 上記の(3)に関連したこととして、研究成果ではないが、テレビ・ラジオ・新聞で研究成果を紹介してもら えた事は、社会的貢献に関わるできごととして挙げられるかもしれない。 朝日放送テレビ「ビーバップハイヒール 南極ワンダーランド」2007 年 11 月 29 日放映 ラジオ文化放送「大村正樹のサイエンスキッズ」2008 年 1 月 26 日、2 月 2 日、2 月 9 日 TBS ラジオ「サイエンス サイトーク」2008 年 3 月 30 日 21:00〜21:30 (http://www.tbs.co.jp/radio/xitalk/)9． -6- ９．研究発表（本共同研究の一環として発表したもの､又は､発表予定のものについて記入してください。な お､印刷物がある場合は１部添付してください。） イ．論文発表［発表者名､テーマ名､発表誌名､巻号､掲載頁､発刊年月の順に記入してください。］ Anderson, W.G., Pillans, R.D., Hyodo, S., Tsukada, T., Good, J.P., Takei, Y., Franklin, C.E. and Hazon, N. The effects of freshwater to seawater transfer on circulating levels of angiotensin II, C-type natriuretic peptide and arginine vasotocin in the euryhaline elasmobranch, Carcharhinus leucas. Gen. Comp. Endocrinol., 147: 39-46, 2006. Pillans R.D., Anderson W.G., Good J.P., Hyodo, S., Takei, Y., Hazon, N. and Franklin C.E. Plasma and erythrocyte solute properties of juvenile bull sharks, Carcharhinus leucas, acutely exposed to increasing environmental salinity. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 331: 145-157, 2006. Katsufumi Sato, Yutaka Watanuki, Akinori Takahashi, Patrick J. O. Miller, Hideji Tanaka, Ryo Kawabe, Paul J. Ponganis, Yves Handrich, Tomonari Akamatsu, Yuuki Watanabe, Yoko Mitani, Daniel P. Costa, Charles-André Bost, Kagari Aoki, Masao Amano, Phil Trathan, Ari Shapiro and Yasuhiko Naito. Stroke frequency, but not swimming speed, is related to body size in free-ranging seabirds, pinnipeds and cetaceans. Proceedings of the Royal Society London B 274: 471-477 (2007). Katsufumi Sato, Francis Daunt, Yutaka Watanuki, Akinori Takahashi, Sarah Wanless. A new method to quantify prey acquisition in diving seabirds using wing stroke frequency. Journal of Experimental Biology 211: 58-65 (2008). Patrick J. O. Miller, Kagari Aoki, Luke E. Rendell, Masao Amano. Stereotypical resting behavior of the sperm whale. Current Biology 18: R21-R23 (2007). Watanabe Y, Wei Q, Yang D, Chen X, Du H, Yang J, Sato K, Naito Y, Miyazaki N. Swimming behavior in relation to buoyancy in an open swimbladder fish, the Chinese sturgeon. J. Zool. (in press) ロ．口頭発表［発表者名､テーマ名､会合名､発表年月日の順に記入してください。 ］ Katsufumi Sato, Francis Daunt, Yutaka Watanuki, Akinori Takahashi, Sarah Wanless. Quantification of prey acquisition estimated from stroke frequencies of flying shags. Scottish Conference on Animal Behaviour (SCAB). Univ. St. Andrews, March 17, 2007. 佐藤克文（東大海洋研） ，綿貫豊（北大水産） ，Francis Daunt (CEH, Banchory), Sarah Wanless (CEH, Banchory), 宮崎信之(東大海洋研)．バイオロギングシステムを用いた水棲動物研究 11—ヨーロッパヒメウの餌探索行 動—．平成 18 年度日本水産学会．東京海洋大学．2007 年 3 月 28 日． Katsufumi Sato and Yutaka Watanuki. Foraging strategy of European shags investigated using integrated information on behavior and habitat. Animal-borne Imaging Symposium. National Geographic, Washington DC, USA, October 11-13, 2007. Invited Katsufumi Sato and Yutaka Watanuki. Foraging ecology of European shags investigated using integrated information on behavior and habitat. Japan-China biologging science symposium, November 6-7, 2007. Katsufumi Sato. History of biologging science: the best journey in the world. Plenary lecture, The Sixth Okazaki Biology Conference: “Marine biology”, December 3-8, 2007. Katsufumi Sato. Stroke frequency of aquatic animals. The Sixth Okazaki Biology Conference: “Marine biology”, December 3-8, 2007. -7- 渡辺佑基（東大海洋研） ・佐藤克文（東大海洋研）．バイオロギング手法を用いた水棲動物研究６−マンボウは 浮き袋無しでなぜ浮くか−．平成 19 年度日本水産学会．東海大学．2008 年 3 月 28 日． ハ．出版［著者名、出版社名、刊行年月日の順に記入してください。］ 佐藤克文．ペンギンもクジラも秒速 2 メートルで泳ぐ−ハイテク海洋動物学への招待．光文社新書．pp.299． 2007 年 8 月． 10．要望、意見等 平成 19 年度初頭からセントアンドリュース大学の Gatty Marine Laboratory では、施設が老朽化したため 全面的な改修を行った。平成 19 年 9 月には改修が完了する予定であったが、工期が遅れたため 20 年の 2 月 まで完成がずれ込んだ。そのため、魚類の飼育設備が使えず、20 年 1 月に行う予定の共同研究に支障が起こ った。 共同研究を実りあるものにするためには、本来ならば 20 年 5 月ごろに訪問して実験を行いたかったが、 本研究費目は繰越ができなかったため、それがかなわなかった。他の研究費は繰越が可能になってきている ので、本交流事業もぜひ半年くらいまでの繰越を可能にしてほしい。 ＜備考＞ １．本事業による経費以外の国内の研究費は､本研究との関連において使用したその他の補助金等の総額を 10 万円単位 で記入してください。 ２．この報告書は､全採用期間が終了した翌月末または４月１４日のいずれか早い方の日までに提出してください。 ３．振興会の事業報告等に記載するための適当な写真がありましたら､説明を付して添付してください。 ４．この報告書の P１～P３は、交流成果として本会ホームページに掲載するほか、報告書全てを閲覧用に公開します。 また、この報告書を振興会の事業報告として刊行する場合､内容に影響しない範囲で修正を行うことがあります。 ５．P４「７．派遣・受入実績」以降の様式については、必要に応じて、適宜記入欄を拡大して構いません。 -8-