メスのミツバチは「利他的な」遺伝子を継承するかもしれない

ミツバチは複雑な社会と、電気を発生させるのに十分なエネルギーを生み出す巣を持ち、自然界におけるチームワークの模範となっている。また、ミツバチは遺伝的に受け継がれる利他主義という独特の特徴を示す希少な動物でもあるようだ。この研究結果は、9月25日に分子生態学誌に掲載された論文で発表された。

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女王蜂のためにすべてを捧げる

アメリカ心理学会によると、人間は、自分の犠牲を払って他人に利益をもたらす行動を通じて利他主義を示す。一部の心理学者は、利他主義は人間特有の特性であり、動物でそれを研究するには理解のための異なる枠組みが必要であると考えている。動物は異なるレベルの認知を経験するため、人間が利他主義になるきっかけは、ミツバチなどの動物が利他主義的に見える行動をとる原因とは異なる可能性がある。

この新しい研究で、研究者たちはまず働き蜂の従者行動の背後にある遺伝学に着目した。従者行動とは、女王蜂に餌を与えたり、身だしなみを整えたりといった働き蜂が女王蜂の世話をする行動である。これは特定のフェロモンによって引き起こされると考えられており、働き蜂は常にメスである。

働き蜂は女王蜂の下顎フェロモン (QMP) にさらされると、自身の卵巣を不活性化します。その後、働き蜂は他の働き蜂に QMP を広め、女王蜂が産んだ卵だけを世話します。昆虫学者は、この行動は女王蜂の子孫を産む能力に役立ち、働き蜂は不妊のままであるため、この行動を「利他的」であると考えています。

女王蜂は通常、巣にいるミツバチのすべて、またはほとんどすべての母親でもあります。働き蜂が女王蜂のフェロモンや従者行動に敏感になる遺伝子は、雌親または雄親のどちらからも受け継がれます。ただし、遺伝子が利他的な行動につながるのは、雌親から受け継がれた場合のみです。

「人々はしばしば、異なる表現型は遺伝子配列や環境の違いによるものだと考えます。しかし、この研究が示しているのは、遺伝子自体の違いだけではなく、遺伝子がどちらの親から受け継がれたかということです」と、研究の共著者でペンシルベニア州立大学の博士課程の学生であるショーン・ブレスナハン氏は声明で述べた。「昆虫が母親から遺伝子を受け継ぐという性質上、遺伝子配列が何であれ、父親から受け継いだ遺伝子のコピーとは異なる行動をとる可能性があります。」

遺伝学の戦い

この研究は、遺伝子内対立の血縁理論と呼ばれる理論を支持するものである。母親と父親の遺伝子は、どの行動を支持するか、支持しないかで対立しているという。これまでの研究では、哺乳類、植物、ミツバチにおいて、オスの遺伝子が利己的な行動を支持する可能性があることが示されている。この新しい研究は、メスが遺伝子を通じて利他的な行動を子孫に受け継ぐことができることを示す初めての研究である。

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女王蜂は複数の雄蜂と交尾するため、働き蜂は通常、同じ母親を持ちますが、父親は異なります。つまり、働き蜂は母親の遺伝子を互いに多く共有していることになります。

「これが、遺伝子内衝突の血縁理論が、母親から受け継いだ遺伝子がミツバチの利他的行動を支えると予測する理由です」とブレシュナハン氏は言う。「働きバチは、母親や姉妹と競争するよりも、助けるほうが利益を得られます。母親や姉妹は、働きバチが単独で繁殖できる数よりも多くの遺伝子を持っています。対照的に、メスが一度しか交尾しない種では、父親の遺伝子が利他的行動を支えると予測されます。」

紛争ネットワークの特定

さらに詳しく調べるため、研究チームは6つの異なる系統のミツバチを交配した。ブレスナハン氏によると、これは哺乳類や植物では比較的簡単だが、昆虫では難しいという。研究チームは、テキサスA&M大学の共著者ジュリアナ・ランゲル氏とペンシルベニア州立大学エクステンションのロビン・アンダーウッド氏のミツバチ交配の専門知識を活用して、これらの個体群を作成した。

ミツバチの集団の交配が成功し、子孫が十分に成長すると、研究チームは従者行動を引き起こすフェロモンに対する働きバチの反応を評価した。

「そこで、親蜂の個別ゲノムを開発し、働き蜂の遺伝子発現をそれぞれの親蜂にマッピングし、どの親蜂の遺伝子のコピーが発現しているかを調べることができる」とブレスナハン氏は語った。

研究チームは、このゲノム内対立を持つ遺伝子制御ネットワークを特定し、親の偏りを持つ遺伝子がより多く発現していることを発見した。これらのネットワークは、以前の研究で従者の行動に関連することが示された遺伝子で構成されていた。

「ゲノム内衝突を観察するのは非常に難しいため、行動やその他の特性の多様性を生み出す上でゲノム内衝突が果たす役割を調べた研究はほとんどない」と、研究の共著者でペンシルベニア州立大学の昆虫学者クリスティーナ・グロジンガー氏は声明で述べた。「ミツバチの多様性にゲノム内衝突が寄与しているという証拠が見つかった行動は今回が3つ目であるという事実は、ゲノム内衝突がミツバチや他の種の多くの特性を形作っている可能性があることを示唆している」

研究チームは、この研究が他の動物や植物におけるゲノム内衝突に関するさらなる研究の青写真となることを期待している。