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昆虫の社会における「おばあちゃん効果」の発見 ―ヒトと昆虫の社会をつなぐ―

1.発表者: 

東京大学大学院総合文化研究科 広域システム科学系 博士課程3年 植松 圭吾
東京大学大学院総合文化研究科 広域システム科学系 助教     柴尾 晴信
東京大学大学院総合文化研究科 広域システム科学系 教授     嶋田 正和
 
2.発表概要: 

私たちは昆虫において、雌の成虫が繁殖を終了した後も生存し、自らを犠牲にして他の個体を守るという現象を発見しました。今回の発見は、同じく女性が繁殖終了後も長く生存するヒトの社会の進化に新たな洞察を与える成果であり、繁殖終了後の延命をもたらすメカニズムの解明につながることが期待されます。

3.発表内容: 

ヒトの女性は、閉経を迎え、繁殖能力を失った後も長生きします。しかしながら、繁殖終了後も長く生存することが進化的に維持されているのは大きな謎でした。近年の研究から、閉経後の生存は自らの繁殖を犠牲にしてでも、孫の養育など血縁者の繁殖を助けることにより進化的に維持されているという「おばあちゃん仮説」が提唱されています。繁殖能力を失った個体が血縁者の繁殖を助ける例はヒト、クジラなどの知能の高い哺乳類で知られており、年長者のもつ経験・知識がその進化を可能にしたと考えられています。しかし一方で、哺乳類以外の社会性生物では、繁殖終了後の個体による利他的行動は詳細に調べられていませんでした。

昆虫においてはアリやミツバチなどで社会性が知られていますが、アブラムシの仲間にも社会性を持つ「社会性アブラムシ(注1)」が存在します。今回我々は、常緑樹のイスノキに虫こぶ(注2)を形成する社会性アブラムシであるヨシノミヤアブラムシ(注3)という種を研究対象としました。本種の虫こぶは1匹の個体から形成され、最終的には数千匹を収容できる巣のような構造になります(図1)。虫こぶの中にいるアブラムシは単為生殖によって増殖するため、1個の虫こぶ内で生息している虫たちは全て同じ遺伝子を持ったクローンの集団です。このヨシノミヤアブラムシにおいて、翅を持たない無翅成虫が、虫こぶの中に侵入する捕食者に対して自己犠牲的な防衛行動を行うことを発見しました。

無翅成虫の腹部を刺激すると、腹部から粘着性の液体を分泌します(図2)。野外の虫こぶを調べると、分泌液によって捕食者に張り付いている無翅成虫が見られたことから、無翅成虫の分泌行動は外敵に対する防衛ではないかと考えました。そこで、実験室内において天敵のテントウムシ幼虫を虫こぶ内に導入する実験を行ったところ、無翅成虫が張り付くことが、捕食者の虫こぶ内への侵入を防ぐ効果を持つことがわかりました。しかしながら、無翅成虫はいったん敵に付着すると離れることが不可能となり、捨て身で防衛することにより虫こぶ内の他個体を守っています。
防衛した無翅成虫を顕微鏡下で解剖すると、ほぼ全ての個体が子を産み終えていました。そこで、防衛を行う時期の無翅成虫を実験室内で飼育したところ、大部分の個体が繁殖能力を失った後も長く生存していました。さらに、成虫の体内を組織学的手法で調べた結果、子を産み終えた成虫の腹部は敵に張り付く際に用いる分泌液で満たされていました。したがって、繁殖を終了した成虫が防衛物質を蓄えることで防衛を行うと考えられます。

以上の結果から、ヨシノミヤアブラムシでは繁殖を終えた雌の成虫が自己犠牲的な防衛を行うことにより血縁個体を助けることがわかりました。ヒトではおばあちゃんが蓄えた知識・経験が社会の中で役立っていますが、ヨシノミヤアブラムシにおいても、加齢に伴い蓄えられた防衛物質が血縁個体を守るのに大きく貢献しています。今回の研究は、知能の高い哺乳類に限らず繁殖終了後の利他行動の進化が可能であることを示すものであり、今後の研究によって、繁殖終了後の延命をもたらす進化学的・生理学的メカニズムの解明にもつながることが期待されます。

4.発表雑誌

Current Biology誌、オンライン版に6月17日(アメリカ東部時間)掲載予定
論文タイトル
“Altruistic colony defense by menopausal female insects”
(閉経を迎えた昆虫の雌による利他的なコロニー防衛)
Keigo Uematsu, Mayako Kutsukake, Takema Fukatsu, Masakazu Shimada, Harunobu Shibao

5.注意事項 

解禁日時:2010年6月18日(金)午前1時(日本時間)

6.問い合わせ先

東京大学大学院総合文化研究科広域システム科学系 
植松 圭吾

7.用語解説: 

(注1)社会性アブラムシ
ミツバチ、アリ、シロアリ、アザミウマ、寄生蜂、キクイムシなどに加え、アブラムシにも社会性を有するものがいる。社会性昆虫の特徴として、繁殖に専念する個体(例:女王蜂)のほかに、自分の繁殖を犠牲にしてメンバーを助ける利他的階級(例:働き蜂)の存在が挙げられるが、社会性アブラムシの場合、利他行動を行うのは「兵隊」と呼ばれる個体である。兵隊の主な役割は外敵に対するコロニー防衛であるが、巣内の清掃や壊れた巣の修復をする兵隊も知られている。

(注2)虫こぶ
虫こぶは、昆虫類などの寄生の影響により、植物の芽や葉などの一部がふくれて変形したもので、内部が空洞になっており、そこに暮らす昆虫に食物と住みかを提供する。虫えい(ちゅうえい)やゴール (Gall) と呼ばれることもある。アブラムシにおいては、摂食時に口針から注入される唾液成分によって虫こぶ形成が誘導されると考えられているが、その機構は不明である。

(注3)ヨシノミヤアブラムシ
アブラムシ科(Aphididae)ヒラタアブラムシ亜科(Hormaphidinae)ムネアブラムシ族(Nipponaphidini)に属する昆虫。学名はQuadrartus yoshinomiyai。常緑のイスノキ(Distylium racemosum)に径3 cmほどの不定形の虫こぶを形成する。

 図はこちら(PDF)

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