ミシガン州の絶滅危惧軟体動物の驚くべき生殖周期を調査

ミシガン州には 43 種の在来淡水貝が生息しており、そのうち 30 種は絶滅の危機に瀕していると考えられています。硬い殻を持つ底生生物を脅かす多くの要因の中には、外来種のゼブラ貝やクアッガ貝との競争、水質汚染、そして特にダムがあります。

たとえば、ミシガン州南東部のヒューロン川には、本流に 19 基、流域全体で少なくとも 96 基のダムがあります。ダム建設により、川の生態系は完全に変化し、本来のムール貝が豊富な浅瀬、瀬、淵の生息地が、あまり適していない湖のような貯水池に置き換わります。

ミシガン大学の生物学者2人が、同じくミシガン州南東部のヒューロン川とレイズン川沿いのフィールドワークに基づいて淡水産二枚貝の研究を主導した。5月24日にジャーナルに掲載されたこの研究は、 ピアJは、淡水産のムール貝の驚くべき生殖周期を調査している。この生殖周期には、妊娠したメスが肉質の「マントルルアー」を使って近くの魚をおびき寄せ、ムール貝の幼生を「感染」させるという行為も含まれる。

この研究の主著者であるトレバー・ヒューイット氏は、ミシガン大学生態学・進化生物学部で博士論文のためのフィールドワークを実施した。主任著者のディアマイド・オ・フォイヒル氏は同学部の教授であり、ヒューイット氏の指導教官でもあった。

あなたの分野に全く精通していない人があなたの研究結果を理解するために知っておく必要がある背景情報は何でしょうか?

ヒューイット氏: 淡水産のムール貝は、妊娠した雌が幼生を適切な宿主魚に感染させる絶対寄生幼生期を経ます。ムール貝の幼生は通常、宿主魚のえらに付着し、2～4 週間後に幼生に変態して川底に落ちます。多くのムール貝の種は宿主スペシャリストであり、1 種または数種の魚にのみ感染し、異なる宿主感染戦略を使用します。

最も印象的な戦略の 1 つは、マントルルアーの使用です。これは、妊娠したメスが宿主の獲物 (小魚、無脊椎動物など) を模倣するために表示する色素組織のフラップで、宿主の魚による攻撃を誘発し、感染を引き起こします。

マントルルアーディスプレイは、毎年春と夏に多くの小川や河川で発生する自然界の擬態の注目すべき、かつあまり研究されていない例です。

具体的にどのような研究上の疑問に答えようとしたのですか? また、どのような方法を使用しましたか?

ヒューイット氏：私たちの研究は、ミシガン州からアラバマ州にかけて生息する、波状条駁貝という1種の貝類に存在するマントルルアーの多様性に焦点を当てています。この貝は、スモールマウスバスを主な宿主としており、非常に珍しいことに、2種類の非常に特徴的なマントルルアーを持っています。

1 つは、以前は「ダーターのような」と呼ばれ、ダーターと呼ばれる小魚に似ており、目の斑点、まだら模様の体色、尾を含む目立つ縁の突起があります。もう 1 つは、以前は「ワームのような」と呼ばれ、一様に明るいオレンジ色で、下地は黒です。両方のルアー フォーム、つまりモルフは、動物の生息域全体で共存しています。

私たちの研究の目的は、マントルルアーの多様性が真の多型性、つまり種の個体群内で明らかに異なる形態を表していることを確認すること、時間の経過に伴う生態学的持続性を調査すること、自然個体群においてこの擬態システムが標的とする推定モデル種の範囲を特定すること、そして 2 つのマントルルアーの形態が、色素沈着や形態に加えてディスプレイ行動においても異なるかどうかを判断することです。

あなたの研究で最も重要な発見は何ですか？また、それはこのテーマに関するこれまでの研究と比べてどう優れているのでしょうか？

Ó Foighil: ゲノムデータに基づく進化系統樹と、飼育下で育てられた幼生における両形態の継承という 2 つの独立した基準を使用して、この種のマントルルアー形態の多様性が真の多型性であることを実証することができました。これは淡水産の二枚貝では初めての記録です。

リバー レーズン個体群の博物館標本を使用して、多型性は生態学的時間枠にわたって安定しているように見えることがわかりました。2017 年の 2 つのルアー モルフの比率は、60 年前に同じ場所で収集された博物館標本の比率と一致していました。

リバーレーズン産のムール貝の個体群から、マントルルアーの変種のモデルになりそうな種（つまり、マントルルアーが模倣する魚や無脊椎動物の種）を特定することができました。4 つの主なダーターのようなルアーのモチーフは、共存する 4 種類のダーター魚種を視覚的に近似しており、ワームのようなルアーは北米の薬用ヒルに似ていました。ダーターとヒルは、スモールマウスバスの典型的な獲物です。

GoPro カメラを使用して、レーズン川とヒューロン川におけるダーターとヒルのルアーディスプレイ行動のフィールド録画が行われました。ルアーの外観とモデル種には顕著な違いがあったにもかかわらず、ディスプレイはほぼ類似しており、擬態は表面的なものにすぎないことが示唆されています。

何か大きな驚きはありましたか？

ヒューイット氏：大きな驚きがいくつかありました。最も重要なのは、子孫内での外套膜ルアーの多型性が予期せず発見されたことです。つまり、メスのムール貝が産んだ子孫の単一グループ内で、異なる形態の外套膜ルアーが見つかったということです。この重要な結果は、魚の宿主への感染とアラバマ水生生物多様性センターでの2年間の幼生ムール貝の養殖の末にようやく得られたものです。

もうひとつの驚きは、リバー レーズン研究地から採取された 1950 年代のムール貝の標本が、ミシガン大学動物学博物館の軟体動物コレクションで発見されたことです。これらの古い標本に付いていたマントル ルアーはまだ無傷で、60 年以上にわたるヒル ルアー モルフとダーター ルアー モルフの比率を比較することができました。

これらの調査結果の主な意味や潜在的な応用は何ですか?

Ó Foighil: マントルルアーの多型が子孫内で個別に遺伝するという発見は、単一の遺伝子座による潜在的な制御を示唆しているため、特に興味深いものです。マントルルアーを制御する調節遺伝子については事実上何もわかっておらず、大きな知識のギャップが生じています。私たちの研究結果により、波条イガイは、北米の絶滅危惧淡水イガイの重要な適応特性を制御する調節遺伝子を特定するための有望な研究システムであることが示されました。

PeerJ 研究の他の著者は、アラバマ水生生物多様性センターのポール・ジョンソン氏とマイケル・バンティン氏、ミシガン大学のタリア・ムーア氏です。