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Research Results 研究成果

环境変化に対抗し息子の适応度を上げようとする昆虫の亲と共生菌

~昆虫と共生菌の柔软な子への投资术を発见~
农学研究院
津田 みどり 教授
2025.04.25
研究成果Life & HealthEnvironment & Sustainability

ポイント

  • 悪环境に対抗し、昆虫は自らの包括适応度を上げるため、卵(子)を大きく产みますが、内部共生菌の影响や、性别の卵サイズ変化は知られていませんでした。
  • 本研究は、高温?高颁翱?环境下では、内部共生菌ボルバキアの共感染によって昆虫が雄卵(息子)を大きく产むことを初めて発见しました。
  • 今后、性染色体による性决定をするヒトを含む他の生物でも、内部共生菌による宿主の可塑的な卵サイズ调节が见つかるかもしれません。悪环境では、なぜ娘でなく息子に多く投资するのかという疑问にも答えが必要です。

概要

急速に悪化する环境下で、昆虫は自らの包括适応度を上げるため、卵(子)を大きく产みます。しかし、内部共生菌に感染する昆虫(宿主)では、卵サイズを可塑的に変更する际に共感染(※1)の果たす役割が知られていませんでした。

本研究は、悪环境にさらされた亲は、共感染によって卵サイズの増大が可能になることを解明しました。また、卵サイズは雄卵(息子)だけで増大しました(図1、右)。大卵は小卵より生存しやすく、発育も早くなりました。早く成熟した息子は交尾相手を得やすく有利になる一方で、早く成熟した娘は多くの雄から交尾を迫られ、产卵数の减少や寿命の短缩につながり不利になる可能性があります。そこで、悪环境を察した亲は、息子に优先的に多く投资し、包括适応度を上げたと推测されます。

本研究は、九州大学大学院农学研究院の津田みどり教授、生物資源環境科学府博士課程3年の高思奕らの研究グループおよび、ボルドー国立農業技術大学院のEllies-Oury教授、Gonzalez助教、修士課程のLeroyらの研究グループとの共同研究で行われました。内部共生菌の一種であるボルバキア(Wolbachia)に共感染、単感染、または非感染のアズキゾウムシ集団(コウチュウ目:ハムシ科:マメゾウムシ亜科、図1、左)を作り、温度と二酸化炭素(CO?)濃度の高い環境で産卵?飼育実験を行うことで本研究成果の発見に至りました。

今回の発见により、ボルバキア感染が悪环境下で宿主昆虫に利益をもたらすこと、亲の子への投资が子の性别に依存することを示しました。性依存的投资は、半倍数性生物では少数报告があるものの、性染色体による性决定を行う生物(ヒトを含む)では初めての発见です。今后、他の宿主生物と内部共生菌で同様の可塑性の解明や、卵サイズ调节におけるボルバキアの役割について作用机作の解明が期待されます。

本研究成果は、国際誌Scientific Reportsに2025年4月16日(水)に掲載されました。

左:アズキゾウムシの親。 右:環境変化にさらされると雄卵(息子)を大きく産んだ。(スケール:0.5 mm)

研究者からひとこと

环境悪化に伴い亲が大卵を产むことはわかっていましたが、内部共生菌の感染や卵の性别との関连について调べた研究はありませんでした。今回、成虫になるまで卵を个别に追跡调査したことで、悪环境では亲が雄の卵だけを大きく产み、适応度を上げたことを明らかにしました。この内部共生细菌に母亲が感染していないと细胞质不和合(※2)を起こし子が死にます。内部共生菌は通常、母亲から子へ垂直伝搬するため、感染した雌卵を大きくし生かした方が细菌にとっては有利です。反対に、雄卵が大きくなった本研究では、细菌侧の利益より宿主侧の利益が上回ったようにも见えます。共生菌と宿主の间の攻防と协力という観点からも、大変兴味深い现象です。

用语解説

(※1) 共感染
复数系统(または种)の内部共生菌に感染していること。

(※2) 細胞質不和合
母亲が非感染で父亲が感染していると、子が発育の初期段阶で死に至る现象。両亲が感染しているか、母亲だけが感染していれば子は无事発育できる。

论文情报

掲載誌:Scientific Reports
タイトル:Wolbachia infection facilitates adaptive increase in male egg size in response to environmental changes
著者名:Leroy E, Gao S, Gonzalez M, Ellies-Oury M-P, Tuda M
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