飛ぶ鳥と走る鳥で異なる胸骨の形はどう生まれるのか
理学研究院
熱田勇士 講師
ポイント
・飛翔する鳥は胸骨に「竜骨突起」を持つ一方，走行性の鳥は平らな胸骨を持つことに着目
・軟骨前駆細胞の増殖を促すTGF-β(※1)シグナルが，竜骨突起形成細胞では長く活性化する
・TGF-βシグナル活性化の“異時性(※2)”が，竜骨突起の有無を決めることを世界で初めて発見
・骨格形態の多様化メカニズムの解明に加え，胸郭変形症の発症機序の理解にもつながる成果
概要
脊椎動物の骨格は実に多様で，それぞれの動物の行動様式に適応した形をとります。鳥類の胸骨形態の違いはその典型例です。飛翔する鳥（胸峰類）は，胸骨の中央に「竜骨突起」と呼ばれるブレード状の構造を持ち，これが強力な飛翔筋の土台となります。「竜骨突起」はあまり聞き馴染みがないように思われますが，ニワトリの若鶏の竜骨突起の一部は，実はヤゲン軟骨として食されています。一方，ダチョウやエミュー(※3)など走って移動する鳥（平胸類）は，この突起を持たず平らな胸骨をしています。こうした違いは進化の過程で生まれましたが，その仕組みはこれまでよく分かっていませんでした。
九州大学大学院システム生命科学府の権昇俊大学院生，理学研究院の熱田勇士講師は，農学研究院の江川史朗助教，熊本大学生命資源研究・支援センターの沖真弥教授，鄒兆南助教，広島大学の本田瑞季助教と共同で，この問題解決に取り組みました。竜骨突起は胚発生期に形成されることから，研究グループはニワトリ胚（胸峰類）とエミュー胚（平胸類）を実験モデルとして，まず胸骨発生過程を比較しました。その結果，両者とも同じように胸骨のもととなる前駆細胞が現れるものの，ニワトリではこの前駆細胞が長く増え続けて竜骨突起をつくるのに対し，エミューでは早い段階で成熟してしまい，突起が形成されないことを明らかにしました。さらに，この違いの鍵となるのが「TGF-βシグナル」という細胞間の情報伝達であることを突き止めました。ニワトリではこのシグナルが長く働き続けることで細胞の増殖が保たれ，竜骨突起の形成につながります。本研究は，発生過程におけるシグナル活性化のタイミングのわずかな違い（異時性）が，飛べる鳥と飛べない鳥という大きな形態差を生み出すことを示したものです。
本研究成果は英国の国際学術誌「Nature Communications」に2026年4月29日（水）にオンライン掲載されました。
研究者からひとこと
「鳥が飛べるかどうかは，目に見える翼や羽だけでなく，体の中の胸骨の形や，骨格の軽量化など，様々な要因が重なって決まります。脊椎動物の飛翔に必須な構造である竜骨突起について，発生シグナルのタイミングという視点からその進化，発生機構の一端を明らかにできて嬉しいです。」（権昇俊）
「本研究では，シグナル活性化のタイミングのわずかな違いが，骨格形態，ひいては行動様式の大きな違いにつながることを示しました。次に焼鳥屋さんで食事をされる際には，この研究内容を思い出しながらヤゲン軟骨を味わっていただければ，研究者冥利に尽きます。」（熱田勇士）
用語解説
(※1) TGF-β・・・細胞の増殖や分化を調節するシグナル分子の一つ。
(※2) 異時性・・・ヘテロクロニー。発生過程における現象の起こるタイミングの違いを指す。
(※3) エミュー・・・オーストラリアに生息する飛べない大型の鳥。
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