ボディプラン

体構造、Bauplan（ドイツ語複数形：Baupläne）、または基本構造とは、動物門の多くのメンバーに共通する形態的特徴の集合である。^{[ 1 ]}脊椎動物は1つの体構造を共有するが、無脊椎動物は多くの体構造を持つ。

この用語は通常動物に適用され、対称性、層構造、体節構造、神経、四肢、消化管の配置といった側面を含む「設計図」を想定している。進化発生生物学は、多様な身体構造の起源を解明しようとする学問である。

体構造は、歴史的にエディアカラ生物群において瞬時に進化し、その結果カンブリア爆発が起こったと考えられてきたが、動物の進化に関するより詳細な理解では、体構造は古生代初期を通じて徐々に発達してきたことが示唆されている。最近の動物や植物の研究では、体構造に対する進化的な制約が、系統型段階と呼ばれる現象など、胚発生中の発達上の制約の存在を説明できるかどうかを調査し始めた。

先駆的な動物学者の中で、リンネは脊椎動物以外の2つの体構造を特定し、キュヴィエは3つ、ヘッケルは4つ、さらに原生生物には8つを加えて合計12の体構造を特定した。比較のために、現代の動物学者が認識する門の数は36に増えている。^{[ 1 ]}

キュヴィエ、1817年

フランスの動物学者ジョルジュ・キュヴィエは、 1817年の著書『動物の王国』の中で、比較解剖学と古生物学の証拠を組み合わせて^{[ 3 ]}、動物界を4つの体構造に分類した。循環器系や消化器系など、他のすべての器官系を制御する主要な器官系として中枢神経系を取り上げ、キュヴィエは4つの体構造または分岐を区別した。^{[ 4 ]}

1. 脳と脊髄（骨格要素に囲まれている）^{[ 4 ]}
2. 神経線維で連結された臓器を持つ^{[ 4 ]}
3. 食道の下にある2つの神経節と帯でつながれた2本の縦方向の腹側神経索を持つ^{[ 4 ]}
4. びまん性の神経系があり、明確に識別できない^{[ 4 ]}

これらの体型に基づいて動物を分類すると、脊椎動物、軟体動物、節足動物（昆虫や環形動物を含む）、動物植物または放射状動物の4つの系統に分けられる。

36の体型のうち20はカンブリア紀に起源を持ち、「カンブリア爆発」と呼ばれる現象に起こった。^{[ 7 ] [ 8 ]}しかし、多くの門の完全な体型は、それよりもずっと後の古生代以降に出現した。^{[ 9 ]}

現在の体構造の範囲は、生命の可能なパターンのすべてを網羅しているわけではない。先カンブリア時代のエディアカラ生物群には、現在生きている生物に見られる体構造とは異なる体構造が含まれているが、無関係な現代の分類群の全体的な配置は非常に似ている。^{[ 10 ]}したがって、カンブリア爆発は、それ以前の体構造の範囲をほぼ完全に置き換えたように見える。^{[ 7 ]}

遺伝子、胚、そして発生過程が一体となって、形態形成に関わる複雑な切り替えプロセスを通して、成体生物の体の形を決定する。

発生生物学者は、遺伝子が構造的特徴の発達をどのように制御するのかを理解しようとしています。これは、主要な遺伝子がモルフォゲン（細胞の位置指示器として機能する勾配を体中に拡散する化学物質）を生成する一連のプロセスを通じて行われます。これにより、他の遺伝子が活性化され、その一部がさらに他のモルフォゲンを生成します。重要な発見は、動物の基本的な体構造を形成するスイッチとして機能するホメオボックス遺伝子群の存在でした。ホメオボックス遺伝子は、ショウジョウバエからヒトまで多様な種の間で驚くほどよく保存されており、線虫やショウジョウバエの基本的な体節構造がヒトの体節のある脊椎の起源となっています。動物の進化発生生物学の分野は、形態の遺伝学を詳細に研究しており、急速に拡大しています^{[ 11 ]。}特にショウジョウバエでは、多くの発生遺伝子カスケードがかなり詳細にカタログ化されています^{[ 12 ] 。}

• 発生生物学第8版オンライン：アクチビンによる中胚葉のパターン形成

動画

• 進化の科学：ショーン・B・キャロルがショウジョウバエの体構造の遺伝学について解説する。