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2.
研究成果の概要 (背景) 動物の中にはオスがいるときは有性生殖で,メスだけのときには単為生殖に切り替える繁殖戦略を もつものがおり,これは条件的単為生殖(facultative parthenogenesis)と呼ばれます。単為生殖 は動物にとって短期間で個体数を増やし,新天地へと生息域を拡げる場合に有効な戦略であることが 知られています。それでは有性生殖から単為生殖への切り替えを起こす環境要因は何なのでしょう か。オスがいない環境と言ってしまえば簡単ですが,メスは具体的に何を感じ取ってこの単為生殖へ のスイッチを押すのでしょうか。 漫画テラフォーマーズでもお馴染みの Periplaneta
属のゴキブリ(ワモンゴキブリやクロゴキブリ) は,今や元の生息地がわからなくなるほど全世界に広く分布している家屋害虫の代表格です。腹部の 先に卵鞘をつけているメスを台所で見かけた人もいるかもしれません。これらの種が単為生殖能を持 つことは古い文献で紹介されていますが,世間の認知度は低く,そのメカニズムの研究は進んでいま せん。コロニー創設に単為生殖を用い,同じく世界進出を果たしている真社会性のシロアリはこれら のゴキブリと共通の祖先から進化しています。そこで,ゴキブリの単為生殖を促進する要因について 調べることで,これらの昆虫グループの繁栄の一端を明らかにできるのではないかと考えました。 (研究手法) お互いが十分に接触できる小さめのプラスチック容器(図 1A)の中に成虫脱皮直後のワモンゴキブ リのメス成虫を 1 匹~複数匹入れ(各個体にはマークをして個体識別),餌や水を十分に与えたうえ で,単為生殖の卵鞘がいつ形成されるのかを 2 ヶ月以上にわたって調べました(図 1B)。さらに,1) 交尾できないように手術したオスと正常メスを一緒にした場合,2)他個体の識別に利用される感覚 器(頭部にある触角や顎にある触髭)を除去した場合,3)メスが雄を誘引するために放出する揮発 性の物質(性フェロモン)をメスの代わりに容器内に付加した場合,の卵鞘形成についても調べまし た。 (研究成果) メスを単独で飼育したときには単為生殖による卵鞘形成に時間がかかり,しかも個体間でばらつく 傾向がありましたが(図 2A),メスを 3 匹一緒に入れると卵鞘がより早く形成されることがわかりま した(図 2B)。一方,交尾できないオスと一緒にした場合は,メスと一緒にした場合よりも卵鞘形成 は遅くなります。触角を切断されたメスを複数で飼育すると,正常個体に比べ卵鞘形成は遅くなりま した。残念なことにメスが出す性フェロモンを容器に入れても卵鞘形成への促進効果はありませんで した。以上の結果より,卵鞘形成促進には他個体の出す匂いなどの化学物質や機械的接触を触角など の感覚器で受容することが重要であることがわかりました。卵鞘形成の同調は異なる容器に入ってい る個体間でも起きたので,ドミトリー効果※ のように近接個体同士でリズムを同調させるメカニズム ではなく,各個体の卵鞘形成スピードがピークに達することにより,見かけ上の同調が起きているも のと推察されます。複数メスによる卵鞘形成の促進と同調は,単為生殖による子孫の数を増やすとと もに生存率の向上に寄与すると思われます。このことは複数のメスが単独メスよりもはるかに安定的 にコロニーを維持できる事実をよく説明するもので,真社会性の獲得に通じる協力行動の萌芽とみな すことができます。
3.
(今後への期待) ゴキブリほど身近な衛生害虫でありながら,有効な駆除方法の見つからない昆虫もいません。生理 学的なアプローチにより,その繁殖様式を根本的に見直すことが重要です。今回の研究は,ゴキブリ にとって恵まれた環境下での実験ではあるものの,1)繁殖様式として単為生殖が従来考えられてい たよりも有効に機能すること,2)メスが複数で隔離された条件で単為生殖が促進されること,を示 しています。世界には単為生殖だけで生息域を拡げているゴキブリもおり,メスの拡散を防ぐことが 防除には不可欠です。オスのみを誘引する性フェロモン剤トラップは有効とは言えず,雌雄を誘引で きる集合フェロモンの特定が待たれるところです。 お問い合わせ先 北海道大学電子科学研究所附属社会創造数学研究センター 助教 西野
浩史(にしの ひろし) TEL:011-706-2596 FAX:011-706-2596 E-mail:nishino@es.hokudai.ac.jp ホームページ:http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/nishino/ [用語解説] ドミトリー効果:寄宿舎効果とも呼ばれる。複数の女性が同居する居住域において,互いの月経周 期が同調をはじめる現象のこと。現象そのものや機能的意義も含めて不明な点が多 く,現在も論議の的になっている。 【参考図】 図 1 プラスチック容器内でメスだけを飼育すると(A),単為生殖による卵鞘を産み落とす (B)。卵鞘を割ると中には約 16 個の卵が整然と並ぶ(C)。卵鞘という防護壁によって中の卵 の環境が一定に保たれ,孵化のタイミングを一致させることができる。
4.
図 2 成虫脱皮直後のメスを
3 匹一緒に飼育すると(B)メスを単独で飼育したとき(A)に比 べ,1 回目の卵鞘形成(赤点),及び 2 回目の卵鞘形成(青点)までの期間の短縮と同調が 起こる。ただし,この同調は異なる容器に入っている個体間でも起きていることに注意。横 線は平均値,影は標準偏差。
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