2015 Fiscal Year Research-status Report
雌雄交尾器はなぜ噛み合うのか？～理論と実証からの論争解決～
| Project/Area Number |
15K07133
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
上村 佳孝 慶應義塾大学, 商学部, 准教授 (50366952)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 微細手術 / 卵胎生昆虫 / 交尾器進化 / 熱帯性昆虫 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
オス交尾器のみならず，メス交尾器の形態も相関した速い進化を示すことが明らかになりつつある．しかし，この共進化を引き起こす一般的成因は未解明である．雌が対応した交尾器形態を示すのは，「交尾時の創傷などのコストを避けるため」であるという仮説と，「遺伝的に質の高い雄を選択するためである」という仮説があり，この両説の支持者の間で論争が起きている．両仮説で生じる進化パターンと，それを見分ける手法を定式化するため，理論研究と昆虫類を対象とした実証研究をおこなっている．
理論面では，作成したシミュレーションの雛形を用いて，解析を繰り返した．その結果，変数の値によって，雌雄交尾器形態の進化動態が長期的に安定しない場合があることがわかってきた．
実証研究面では微分干渉顕微鏡を購入し，有機溶剤での透明化処理との併用により，交尾中の雌雄交尾器を非破壊的に精度よく観察する体制が整った．材料として，交尾器の相関して進化している部位を，雌雄ともに実験的に操作可能な昆虫の選定が重要である．今年度は，熱帯性のハサミムシの１種（Marava arachidis）において，メスの受精嚢を実験的に除去する手法を考案した．また，オス交尾器先端部も破壊可能であった．この特性を用い，本種の繁殖生態を明らかにし，口頭および論文発表した．しかし，本種は卵胎生であり，生物モデルとして扱いにくいことも明らかとなった．この研究の過程で得られた知見も加え，熱帯島嶼のハサミムシ類の多様性に関して論文にまとめた．
ショウジョウバエの１種Drosophila erectaについても研究を行い，種間の多様性に乏しい雌の産卵管先端が交尾に重要であること，メス交尾器に見られる膜質のポケットが，交尾時創傷のコスト低減に重要な役割を果たしていることを，メス交尾器の操作実験から明らかにした．この成果については既に国内外の学会で口頭発表し，論文を投稿中である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理論面については，前述の通り，シミュレーションの挙動に制御が難しい不可解な面があり，研究の進展は当初の予定より遅れている．これは単なるプログラム上のバグによる可能性もあるが，従来の単純な状況を想定した理論モデルでは組み込まれてこなかった重要な要因が，より現実に近づけた個体ベースのシミュレーションモデルを作ることによってはじめて取り入れられたことに起因している可能性もある．
一方，実証面については，想定していた以上の進展があった．交尾器の噛み合いの不一致が，交尾器に与える影響を検証するために使用する昆虫モデルの候補を複数検討することができた．特にショウジョウバエDrosophila erectaは，（１）多数の個体を容易に実験室内で累代飼育できる；（２）世代時間が短く，2～3世代に渡る実験を半年～1年程度で完結することができる；（３）オス・メスともに，交尾器形態の相関して進化している部位を実験的に操作可能，という本研究に必要な３条件を満たすモデル生物になり得る可能性があり，本種を発掘できたこと，メスの交尾器の操作手法をある程度確立できたことは大きな成果であった．
|
| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り，理論研究の進展が遅れている．平成28年度は理論研究に対するエフォートを挙げて，シミュレーションモデルとその挙動の細部をもう一度再確認していく．これまで見過ごされていた重要な要因が潜んでいる可能性もあるため，慎重に検討をおこない，必要に応じて理論・数理分野の専門家の協力を仰ぐことも考えている．
実証研究については，引き続きショウジョウバエDrosophila erectaに関する研究を継続していく．具体的にはオス交尾器についても操作法を検討していく必要がある．また，今回の研究課題で着目している「メスの条件依存性」についても検討を開始する．具体的には，餌条件等の変更により，メスの交尾器に見られる諸形質の発達程度の定量化を試みる．
また，ハサミムシ類の交尾器に見られる左右非対称も，交尾器の噛み合いの進化過程の理解に重要な知見をもたらし得ることがわかってきた．具体的には，メスが螺旋状の交尾器を持ち，オスが左右一対の交尾器を持つ種類の場合，その左右性によって，右側または左側の交尾器の使用効率が大きく異なる可能性が示唆されている．このような現象の一般性，およびメスが螺旋状の交尾器を持つ意義について，研究をおこなっていく．
|
