松浦健二 農学研究科教授と矢代敏久 同特定研究員は、昆虫のメスが卵の表面にある卵門（卵の表面にある精子が通るための孔）を閉じることによって、有性生殖から単為生殖に繁殖様式を切り替える仕組みを発見しました。今回発見された単為生殖へのスイッチの仕組みは、メスがオスからの干渉を受けることなく単為生殖を行うことができることを意味しており、昆虫の単為生殖の新しい進化経路を示すものです。
本研究成果は、米国科学誌「Proceeding of the National Academy of Sciences USA （PNAS）」のオンライン速報版に掲載されました。
研究者からのコメント
左から松浦教授、矢代特定研究员
昆虫生态学研究室（通称、京大昆虫研）は、日本で初めて昆虫の生态を専门に研究する研究室として今から90年前に创设されました。以来、昆虫の数は何で决まるのか、なぜ群れるのか、なぜ外来种がはびこるのか、なぜ社会性が进化したのか、なぜ性が维持されるのか、など昆虫を研究材料として科学の本质的な问いに挑戦し続けています。
今回、昆虫の有性生殖から単為生殖への切り替えの仕组みとして、シロアリの女王が卵门の无い卵を产んで単為生殖を行っているという、全く新しい现象を発见しました。これは、オスからの干渉を受けずにメスが単為生殖を行うことが、さまざまな昆虫においても原理的に可能であり、単為生殖の进化プロセスを理解する上で新たな视点を提供するものです。単為生殖は昆虫において普遍的现象であり、深刻な害虫化の要因の一つでもあります。长期的视野で人と昆虫がうまく付き合っていくためには、生物としての昆虫の理解が深まることが重要であり、その础となるような研究を积み重ねていきたいと思います。
概要
地球上の多くの动物は卵と精子を授精させて次世代を作り出す有性生殖によって繁殖しています。しかし、有性生殖は卵を产まないオスを作らなければならない分だけ、メスだけで繁殖する単為生殖よりも増殖効率の悪い繁殖様式です。また、メスにとっては自分の遗伝子だけで子を作る単為生殖の方が、次世代に自分の遗伝子を伝える上でも効率的です。それなのになぜ有性生殖が一般的に行われているのかは、进化生物学の最大の谜の一つとされています。
有性生殖から単為生殖への进化が起こりにくい要因の一つとして、オスによる强制授精の影响が考えられています。有性生殖を行っている动物では、メスにとって単為生殖が好ましい状况であっても、オスに交尾されると授精して有性生殖の子が产まれるので、単為生殖できなくなるという仮説です。これまで二倍体の昆虫では、产卵する际に受精嚢の中の精子が自动的に送り出されて卵が受精するので、メスによる受精の制御はできないと考えられてきました。
今回、本研究チームは、女王が有性生殖と単為生殖の両方を使い分けているシロアリを用いて繁殖様式のスイッチの仕组みを调べることで、二倍体の昆虫のメスが受精を制御できることを初めて明らかにしました。
昆虫の卵の表面には、卵门と呼ばれる精子を通すための孔が开いています。ヤマトシロアリの卵の表面には平均9个の孔が开いていますが、大量の卵の卵门を调べたところ（60の巣から100个ずつ计6,000个の卵）、卵门の数にはばらつきがあり、一部の卵には卵门が全くないことが判明しました。卵の中で発育中の胚の遗伝子解析を行ったところ、卵门の无い卵は単為生殖、卵门がある卵は有性生殖で発生していることが明らかになりました。さらに、卵门の数は女王の年齢によって异なり、女王が若いうちは卵门の多い卵を产み、老化とともに卵门の无い卵を产むようになることが分かりました。また、卵门数を季节的にも制御していることが明らかになりました。つまり、シロアリの女王は、通常は有性生殖によって働きアリや羽アリを生产しているが、老化して死ぬ前に卵门の无い卵を产むようになり、自分の后継女王を単為生殖で生产していることが判明しました。
図：ヤマトシロアリの卵门
シロアリの卵の表面には精子が入るための孔（卵门）が开いています（上図）。多くの卵の卵门を色素で染めて调べると、一部の卵には卵门がないことが分かりました（左下図）。右から卵门数9、4、2、0。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
摆碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝闭
Toshihisa Yashiro and Kenji Matsuura
"Termite queens close the sperm gates of eggs to switch from sexual to asexual reproduction"
PNAS published ahead of print November 17
掲载情报
- 京都新聞（11月18日 23面）、産経新聞（11月18日 30面）および科学新聞（12月12日 4面）に掲載されました。
