これらの細菌は雄の昆虫を雌に変えます – これが「性転換」が起こる方法です

進化の結果、一部の寄生虫には、宿主に「従属する」ことで生存し、繁殖できる驚くべき能力が与えられました。 これらには、アリをゾンビに変える冬虫夏草だけではありません。 もう一つの顕著な例は、ボルバキア菌です。 彼らは昆虫を「ゾンビ化」しませんが、メスだけからなる寄生集団を作り出します。 最近の研究で、科学者たちはオスをどのようにして駆除するかを正確に解明することができました。

なぜ細菌は雄の昆虫を駆除するのでしょうか?

ボルバキアは 1924 年に蚊の体内から初めて発見されました。 ちなみに、この細菌の名前は、それを発見した科学者の一人であるシメオン・バート・ウォルバックにちなんで付けられました。 これらの微生物は、節足動物や線虫の細胞内でのみ増殖します。 さらに、それらは非常に一般的です – 彼らは いくつかの情報源によると 全昆虫種の約 2% が感染します。

これらの細菌は集団内の男性を破壊することが長い間知られていました。 なぜ細菌はそれらをあまり好まないのでしょうか？ 問題は、ボルバキアは一方向でのみ、つまり雌の卵を介して親から子へ感染できるということです。 これは、感染した雄が他の昆虫に細菌を伝染させることができないことを意味します。 したがって、オスの体内に存在する微生物は、遅かれ早かれコロニー全体として死滅することを余儀なくされます。

最大 20% の昆虫に感染するボルバキア菌。 写真出典: labroots.com

科学者たちは、約 30 年前にボルバキアが個体群内の男性と女性の比率を変化させる可能性があることを初めて発見しました。 しかし、これがどのようにして起こるのかを正確に知ることができたのは今になって初めてです。

細菌が昆虫の個体数をどのように変化させるか

ボルバキアは、オスを駆除するために単一のツールを使用するのではなく、さまざまな「トリック」を使用します。 たとえば、男性の胚を破壊し、卵子の発育を妨げます。 さらに、いくつかの種の成人男性は女性の特徴を発達させる、つまり女性に変わることを強制されます。

しかし、最近の研究で発表されたように、 出版物『ゲノム生物学』、細菌が女性のみの集団を作り出す主な方法の 1 つは、宿主の生殖を操作して、女性の子孫のみを生み出すことを可能にすることです。 しかし、この場合、植民地はどのようにして存続し続けるのでしょうか? 結局のところ、この細菌はメスがレースを続けるために必要なものをすべて持っているのです。 少なくともこれはスズメバチには当てはまります。

この細菌は、卵の中で昆虫が発育する間に昆虫の性を変えます。 写真出典：firma-zarya.ru

性別の異なるスズメバチが異なる数の染色体を持っていることは長い間知られていました。 女性は 2 コピーの染色体を持ち、受精卵から発生します。 男性は染色体のセットを 1 つしか持たないという点で異なります。つまり、各遺伝子のコピーが 1 つしかありません。 しかし最も重要なことは、それらは未受精卵から発育することです。

これまでの研究で示されているように、染色体は最初は複製されますが、その後個々の細胞に分離されます。 その結果、娘細胞は親細胞の染色体の半分しか受け取りません。

細菌がオスのスズメバチの性別を変える仕組み

科学者たちは、この細菌が発生の非常に早い段階で雄の性を変えることを発見しました。 ボルバキアは、科学者がまだ完全には理解していない特定のメカニズムを使用して、染色体の分裂を防ぎます。 その結果、卵子の中の胚は2コピーの染色体を受け取ります。

感染したスズメバチの集団はメスだけで構成されます。 写真出典：tver.aif.ru

言い換えれば、雄の代わりに雌が卵から出現し、その後その細菌が子孫に受け継がれます。 その結果、個体群は男性がいなくても生きていけるのです。 しかし、細菌はどのようにしてこれを行うことができるのでしょうか? この疑問は、別の研究によって部分的に答えられています。 『Current Biology』の出版 2024年4月に。

この研究で、科学者たちは体内の遺伝子を発見しました。 DNA ボルバキア、細菌によって昆虫から借用された可能性が最も高い。 この遺伝子は、子孫の性別を決定するタンパク質をコードしています。 したがって、ボルバキアは宿主の性別を操作することさえありませんが、それ自体が胚の形成に一定の役割を果たします。

今回の研究はこれらの発見を裏付けるもので、性決定に関与する同様の遺伝子が他の昆虫でも発見されている。 これは、遠い過去に、ボルバキア細菌が何らかの昆虫に感染し、その昆虫から性決定遺伝子の形で雄と戦うための「道具」を借用したことを意味します。

科学者たちは細菌を使って危険な昆虫と戦っています。 画像出典: nea.gov.sg

ご覧のとおり、寄生虫は生き残るために本当に信じられない戦略を使用することがあります。 たとえば、ホースヘアワーム 主人に自殺を強要するそして真菌 EnTOMophthora muscae はショウジョウバエの行動を制御します。 死ぬ前に特定の行動を強制する。

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今回の研究は、細菌がさまざまな条件に適応する驚くべき能力を明らかにしただけでなく、実用的な意味も持っていると言わなければなりません。 実際、ボルバキアは昆虫の数を減らすためにすでに使用されています。 危険な病気を運ぶ、蚊など。 細菌が昆虫の個体数をどのように制御するのかをより深く理解できれば、これらのプロジェクトはさらに効果的になるでしょう。