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生物の生活史は季節と密接に関係しています。成長、死亡、繁殖といった基本的な生物学的プロセスは時間を通じて一定ではなく、季節的な環境変化に応じて大きく変動します。季節の移り変わりとともに生じる一連の生物活動の時間的組織化は「フェノロジー」と呼ばれ、変動環境への適応に重要な役割を果たしています。フェノロジーは、気候変動に対して生物が示す変化の兆候を捉える重要な指標として世界的に注目されています。私達は、高緯度から低緯度まで多様な気候帯に生息する生物のフェノロジー変化を観測し、変化を引き起こすメカニズムを理解し、将来を予測するための学際的な研究を進めています。

ほとんど全ての生物は体内時計を持ち、約24時間周期のリズムを刻んでいます。この体内時計は、約1年周期で生じる環境の季節変化への応答を生み出す基盤でもあります。このような生物リズムは環境変動と同調し、適切なタイミングで生理的応答を発揮するのに役立っています。私達は、多様な周期の生物リズムが生まれる仕組みを理論と実証研究の両側面から明らかにするための研究を行っています。

時計遺伝子の働きが栄養状態によって制御され、ホメオスタシスが維持される仕組みや、サンゴの一斉放卵と月周リズムの関係、植物の繁殖周期など、多様な生命現象に関心を持ち、研究を進めています。

生態系を構成するさまざまな生物の情報を網羅的に解析する生態系オミクスを展開しています。特に、森林生態系を優占する樹木を対象に、ゲノム、トランスクリプトーム、エピゲノム情報や、植物が放出する揮発性有機化合物などの情報を取得し情報解析を行うことで、適切なタイミングで必要な機能を発揮するための遺伝子の協調的な発現が生まれる仕組みを解明しようとしています。分子フェノロジーとは、自然環境において、適切なタイミングで必要な機能を発揮するための遺伝子の協調的な発現を網羅的に定量したものです。これらのデータに加え、環境要因やゲノム配列を合わせたデータ駆動型解析と、数理モデル駆動型解析を融合させることによって、生命の進化を予測する研究に取り組んでいます。

地球上の生物多様性を生み出す原動力は、生物がもつDNA塩基配列に生じる突然変異です。突然変異は、生物進化を決定づける重要な因子であるにも関わらず、自然環境で突然変異がどのように生じているのかについて未解明の点が多く残されています。私たちは、森林生態系を優占する長寿命植物などを対象に、数百年かけて蓄積した体細胞変異を検出することで、突然変異が自然環境で生じるプロセスを明らかにすることで、生物進化を駆動する基本原理を明らかにしたいと考えています。生物の成長とともに幹細胞に生じた突然変異がどのように個体内に広がり次世代へ伝わるかを、数理モデルと実証データを統合したアプローチによって研究しています。また、地球とは異なる宇宙環境で生じる進化の方向性を理解する研究にも挑戦しています。