Reveraling of the adaptive significance and evolutionary mechanism of cannibalism between females and males.

• Project/Area Number: 22KJ1779
• Project/Area Number (Other): 22J00924 (2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 45040:Ecology and environment-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大崎 遥花 (2023) 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(CPD)
• Research Fellow: 大崎 遥花 (2022) 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2026: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 配偶行動 / ペアボンド / 行動生態 / 亜社会性 / クチキゴキブリ / キゴキブリ / 認知生態 / 闘争

Outline of Research at the Start

協力行動は生物の生存・繁殖に重要であり、特に配偶個体間での協力は繁殖成功に直接影響する。しかし雌雄間には利害対立である性的対立が存在するため、これまでの雌雄の協力は配偶相手からの搾取を孕んだ部分的な協力である。そこで本研究は性的対立が存在しない貴重な例であるリュウキュウクチキゴキブリに着目し、これまでの研究では解明されていない「真の協力」の解明に挑む。真の協力は性的対立のある生物にはない行動を駆動している可能性が高い。本研究では、本種と同じく朽木を食べる食材性ゴキブリの中で最も先行研究で性的対立がある北米産のキゴキブリと比較実験を行い、性的対立がない配偶行動の解明へ大きく発展させる。

Outline of Annual Research Achievements

リュウキュウクチキゴキブリのペアの行動が配偶行動である翅の食い合いの前後変化するのかを確かめるため、専用の実験容器を自作し、同種他個体の成虫に対するペアの行動を翅の食い合い前後で比較する実験を行った。その結果、翅の食い合いの前は侵入個体に対する攻撃行動が見られなかったが、翅の食い合いの後のペアでは、オスメスともに激しく侵入個体を攻撃する行動が発見された。この行動は侵入個体の性によらず行われ、つまり異性間での闘争が観察されたのである。ペア形成後、番外婚の相手になるポテンシャルも持つ異性侵入個体を配偶相手とともに攻撃する現象であり、これはペアボンドというペアの個体間に形成される心理的繋がりを示す概念がクチキゴキブリにも適用できるのではないかという洞察を得るに至った。ペアボンドはこれまで脊椎動物でのみ報告があり、もしクチキゴキブリがペアボンドを持っていれば無脊椎動物で初となる。クチキゴキブリのペアボンドは無脊椎動物の認知能力の理解を広げる契機となりうる。また、このペアボンド形成のCueが翅の食い合いである可能性があり、翅の食い合いに認知生態学的意義がある可能性が浮上した。
アメリカ、ノースカロライナへの主要渡航を8月より開始し、凍結する冬季を避けて秋と早春にキゴキブリの採集を行った。キゴキブリはリュウキュウクチキゴキブリと同様に社会的一夫一妻を持つ食材性の亜社会性ゴキブリである。キゴキブリのペアを20ペア採集した。完全室内の飼育方法は確率されておらず、実験のためにはこれが不可欠であるため、まずは実験室内での飼育方法の確立に着手した。その結果、クチキゴキブリの飼育方法の応用でキゴキブリの室内飼育を成功させることができた。これは今後の種間比較の基礎となる技術であり、根本的な意義を持つ。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

渡米後の室内飼育を順調に確立することができたため。また、渡米前に行ったクチキゴキブリのペアに別個体を導入する実験から、翅の食い合いの意義の新たな側面が解明されてきたため。

Strategy for Future Research Activity

今後はクチキゴキブリのペアボンドを着実に証明するために嗜好性実験を行う。また、キゴキブリの飼育方法を下に、キゴキブリを使った実験方法を確立し、クチキゴキブリのペアとキゴキブリのペアとの行動の違いを比較する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] North Carolina State University(米国)
• [Int'l Joint Research] North Carolina State University(米国)
• [Journal Article] Reevaluating Symbiotic Digestion in Cockroaches: Unveiling the Hindgut’s Contribution to Digestion in Wood-Feeding Panesthiinae (Blaberidae) (2023)
  • Author(s): Schwarz Melbert、Tokuda Gaku、Osaki Haruka、Mikaelyan Aram
  • Journal Title: Insects Volume: 14 Issue: 9 Pages: 768-768
  • DOI: 10.3390/insects14090768
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Social immunity of the subsocial wood-feeding cockroach, Salganea taiwanensis (2024)
  • Author(s): Haruka Osaki & Kensei Kikuchi
  • Organizer: 2024 Biology & Genomics of Social Insects
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 昆虫にペアボンドはあるか？： 配偶前後で変化するクチキゴキブリペアの共闘行動 (2024)
  • Author(s): 大崎遥花・菊池顕生
  • Organizer: 第71回日本生態学会大会
  • Invited
• [Presentation] クチキゴキブリによる謎の配偶行動：翅の食い合い (2024)
  • Author(s): 大崎遥花
  • Organizer: JSPSサンフランシスコ研究連絡センター主催2023年度(冬)日本人研究者交流会
• [Presentation] クチキゴキブリのオスとメスを巡る珍妙な行動生態学 (2023)
  • Author(s): 大崎遥花
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第45回大会
  • Invited
• [Presentation] クチキゴキブリの雌雄が配偶時に行う翅の食い合い： ゴキブリの世界を覗いて見えてきたもの (2023)
  • Author(s): 大崎遥花
  • Organizer: 第396回 昆虫学土曜セミナー
  • Invited
• [Presentation] クチキゴキブリによる謎の配偶行動：翅の食い合い (2023)
  • Author(s): 大崎遥花
  • Organizer: JSPSサンフランシスコ研究連絡センター主催2023年度(冬)日本人研究者交流会
• [Book] ゴキブリ・マイウェイ ~この生物に秘められし謎を追う (2023)
  • Author(s): 大崎 遥花
  • Total Pages: 276
  • Publisher: 山と溪谷社
  • ISBN: 4635063151
• [Remarks] Publications
  • URL: https://www.mikaelyanlab.com/publications