セミナー室

性決定遺伝子で探るカブトムシの角形成メカニズム

Mutsuki Mase

間瀬 睦月

基礎生物学研究所進化発生研究部門

名古屋大学大学院生命農学研究科

Takahiro Ohde

大出 高弘

基礎生物学研究所進化発生研究部門

総合研究大学院大学生命科学研究科

Teruyuki Niimi

新美 輝幸

基礎生物学研究所進化発生研究部門

総合研究大学院大学生命科学研究科

Published: 2016-07-20

はじめに

昆虫は,圧倒的な種数の多さという点から,地球上で最も繁栄する生物であると言っても過言ではない.昆虫の種数は,現在記載されているだけでも100万種にのぼり,全動物種の約75%,全生物種の約50%を占める.未知の種まで含めた昆虫の種数は,研究者により推定数は異なるが,260万から780万種程度と見積もられている(1)1) N. E. Stork, J. McBroom, C. Gely & A. J. Hamilton: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112, 7519 (2015)..これほどまでに膨大な種数を誇る昆虫は,形態的多様性に富んでおり,生物の形態進化を研究するうえで有用な分類群である.昆虫が地球上に繁栄していく歴史の中で獲得してきたさまざまな形態形質のうち,われわれが興味をもっているのは表皮が突出してできた角である.

角は,不完全変態昆虫では,等翅目のタカサゴシロアリや半翅目のツノゼミなどに,また完全変態昆虫では,双翅目のシカツノバエや鞘翅目のゴミムシダマシ,コガネムシ,ハネカクシ,ゾウムシなどの幅広い分類群の昆虫に認められる.したがって,角は全く異なる系統で何度も独立に獲得されてきたと考えられている.角の機能に関しては,ツノゼミがもつ奇妙な形の角のように不明な場合もあるが,カブトムシなどのように雄のみで著しく発達した角は雌獲得のための武器としての機能を担っている場合が多い.同じ武器形質をもつクワガタムシの場合,既存の大顎が雄特異的に発達したものであるのに対し,カブトムシの角は付属肢とは異なり関節構造をもたず,表皮が単純に突出した新奇形態形質である.このような新奇形質の獲得や多様化のメカニズムは進化学において重要なトピックとなっている.

角をもつ昆虫の多くは鞘翅目コガネムシ上科に属し,中でもカブトムシ亜科カブトムシ族に見られる角は,角の位置,数,形,大きさなどの点で非常に多様性に富んでいる(2)2) D. J. Emlen, L. C. Lavine & B. E. Campen: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104(Suppl. 1), 8661 (2007).図1図1■カブトムシ亜科カブトムシ族の角の多様性).われわれは,頭部に先端部が2回分岐した角を1本,胸部に先端部が二又になった角を1本有する,日本人にとって身近な存在であるカブトムシ(Trypoxylus dichotomus)をモデルとして角形成メカニズムを解明することにより,新奇形態形質の獲得,多様化メカニズムを理解することを目指している.