遺伝子・進化または世界史の本を扱う出版社です

昆虫たちの不思議な性の世界

 

昆虫たちの不思議な性の世界

進化するムシたちのラブストーリー
編=大場裕一

B6サイズ/308ページ/3800円+税/2018年6月25日発売/ISBN978-4-909383-03-7

イグノーベル賞共同受賞の上村佳孝先生、絶賛!

何でもアリの昆虫の性を一挙公開!

随所にあるQRコードで動画・音声の視聴ができる!

 

 

 

 

 

幼虫が子どもを生む? メスがペニスを持つ? 遺伝子を再利用する?

何でもアリの昆虫の進化の根っこになっているものこそ「性」。あらゆる環境に適応・進化してきた昆虫の「性」をめぐるあらゆるテーマを「プロの虫屋」たちが紹介します!

メスをめぐるオスたちの激しい争い、わが子をまもるための巧みな子育て戦略、オスメスを決定する遺伝子の精巧な働きなど、昆虫たちの面白い行動や分子レベルの仕組みなどを解説していきます。「地球とは昆虫の惑星である」と言われるほど繁栄する昆虫たちの性にまつわるテーマを網羅し、昆虫の魅力、昆虫の持つ性の不思議さ、ひいては生き物にとっての性を、じっくり楽しく感じてもらう内容です。

  「昆虫の不思議」がたっぷり詰まった、昆虫ファンなら絶対読みたくなる一冊!  

 

〈3つの特徴〉

 

1 昆虫の多様性を支える性の営みにフォーカス

書店には昆虫の本はたくさん並んでいますが、こと「性」をフォーカスしたものはないに等しい状況です。交配をめぐるオスたちの激しい争い、わが子をまもるための巧みな子育て戦略、オスメスを決定する遺伝子の精巧な働きなど、「地球とは昆虫の惑星である」と言われるほど繁栄する昆虫たちの性にまつわるテーマを網羅し、昆虫の魅力、性の不思議さを楽しく感じてもらう内容になっています。

 

2 QRコードによる動画・音声の視聴によって楽しく正確な理解が得られる

文章、写真だけでは伝わりにくい情報を、およそ30箇所の随所に配置されたQRコードを通して紹介しています。雌雄モザイクのノコギリクワガタといった珍しい昆虫から、蛍の幻想的な連続点滅、エンマコオロギの求愛と通常の呼び鳴きとの鳴き声くらべなど、これまで本では伝えられなかった情報を、手軽に提供できる仕組みを持っています。

 

3 昆虫の「しなやかな性」を見ることを通して、ひいては人間、生き物にとっての性の持つ意味を垣間見る

特に近年、性のイメージが揺らぎ始めていますが、人間でない他の生き物、特に多様性のデパートメントストアと言われる昆虫の、その性のしなやかさの紹介を通して、なぜ性はオスメスの2タイプになっているのか? 性があることの生き物にとっての意味を考え、不思議さを感じられる内容になっています。

【目次】

 

はじめに|昆虫の性とその意味
まずは〈性〉の基礎知識から/〈性〉はなぜあるのか/〈性〉はDNAエラーを除去する/〈性〉は病原体の進化に対抗する/オスとメスはなぜあるのか/オスとメスが違うことの2つの仮説/働きバチの謎/血縁選択説/昆虫と〈性〉/本書のながれ︱〈性〉は卵から大人まで

第1章 男になるか女になるか|昆虫の性はどうやって決まるのか
性染色体が性を決める?/昆虫の性染色体/多様な性決定要因/遺伝子が性を決める/昆虫には性ホルモンは存在しない/遺伝子の基礎/RNA干渉(RNAi)による遺伝子機能の阻害/性を決めるメカニズム/性決定カスケード/性を決めるメカニズムの多様性/性決定カスケードの進化/コラム オスとメスの見分けかた

第2章 男らしさ女らしさ︱男女の違いができるわけ
幼生生殖/多様な性的二型/体の各パーツにみられる性的二型/性選択/誇張形質のオス・メス差はどのようにつくられるのか/糞虫の角とクワガタムシの大顎/アメンボの触角のオス・メス差はどのようにつくられるのか/擬態のオス・メス差はどのようにつくられるのか コラム 伯方島のヒゲのないヒゲコメツキ

第3章 愛をささやく昆虫たちのことば︱離れていても想いは伝わる
日本人のセンスオブワンダー/昆虫はコミュニケーション戦略のデパートメントストア/鳴く︱音声コミュニケーション/どうやって鳴くのか/ドラミング・タッピング︱振動コミュニケーション/光る︱発光コミュニケーション/匂い︱性フェロモン

第4章 交りの儀︱交配相手をめぐる熾烈な争い
婚姻贈呈/縄張りとスニーキング/交尾様式︱ありえない交尾スタイル/カゲロウのアクロバティックな交尾姿勢/トンボによるハードな交尾姿勢/ゴキブリによる交尾の成功に向けた戦略/カカトアルキによる発展途上(?)の交尾姿勢/カマキリによる命をかけた交尾/ガガンボモドキによる怪奇な交尾姿勢/予備のペニスをもつハサミムシ/生殖器の多様な変化/精子・精包の行方/交尾時間

第5章 処女生殖︱単為生殖とその進化
さまざまな処女生殖/両性生殖と単為生殖の混合繁殖法/コラム 原始的なハチ「カブラハバチ」の産み分け/単為生殖の起源/コラム チビナガヒラタムシの繁殖システム/偽受精交配/コラム オスの遺伝子がのこるとき︱雄性発生する昆虫/一度行ったら引き返せない?︱単為生殖への進化

第6章 男の仕事・女の仕事︱多様な繁殖様式と子育て、そして社会性の進化
子育てをする昆虫/ハサミムシ母親の献身的な子育て/オスが子育てをするコオイムシ類/タガメの父育システムから探るコオイムシ類の父育システムの進化史/父育の進化/社会性昆虫類とカースト制/亜成虫繁殖

【本書で取り上げられている昆虫の一覧】

アカツキシロカゲロウ/アカトンボ/アキマドボタル/ムネクリイロボタル/アサヒナカワトンボ/アザミウマ/アシナガバチ/アトマルキクイムシ/アブラムシ/アメンボ/アワノメイガ/イエバエ/イボトビムシ/イリオモテボタル/ウスバシロチョウ/ウマオイ/ウミホタル/オオアオイトトンボ/オオクジャクヤママユ/オオコオイムシ/オオシロカゲロウ/オオミジンコ/オキシデンタリスカブリダニ/オサムシ/オスへテロ/オナシシロオビアゲハ/オバボタル/カイガラムシ/カイコ/カカトアルキ/ガガンボモドキ/カブトムシ/カブラハバチ/カマアシムシ/カマキリ/カマキリモドキ/カマドウマ/カミキリムシ/カメムシ/ガロアムシ/ガンビエハマダラカ/キイロショウジョウバエ/キジラミ/キノコバエ/キバネシリアゲ/キベリヒゲボタル/キョウソヤドリコバチ/キリギリス/クダマキモドキ/クロバネキノコバエ/クロマドボタル/ケープミツバチ/ケラ/ゲンジボタル/コオイムシ/コオロギ/コガタアカイエカ/ゴキブリ/コクヌストモドキ/コナジラミ/コブハサミムシ/コメツキムシ/ザイノキクイムシ/シオカラトンボ/ジュズヒゲムシ/シュモクバエ/シリアゲムシ/シロアリ/シロアリモドキ/スズムシ/スズメバチ/スペイヤーキノコタマバエ/セイヨウミツバチ/タカサゴシロアリ/タガメ/チチュウカイミバエ/チビカワトンボ/チビナガヒラタムシ/チャタテムシ/ツチハンミョウ/ツマグロオオヨコバイ/ツマグロシリアゲ/ティメマ/トクトク虫/トビイロウンカ/トビケラ/トビムシ/ドラミング/トリカヘチャタテ/ナナフシ/ニイニイゼミ/ニシカワトンボ/ニッポンヒラタキノコバエ/ニュージーランドヒカリキノコバエ/ネジレバネ/ネッタイシマカ/ネバダオオシロアリ/ノコギリクワガタ/ハサミムシ/ハネカクシ/ヒウラカワトンボ/ヒガシカワトンボ/ヒカリコメツキ/ヒゲコメツキ/ヒナバッタ/ヒメボタル/ビワコシロカゲロウ/フタホシコオロギ/ホソクシヒゲムシ/マツムシ/マルトビムシ/ミズスマシ/ミツバチ/ミノムシ/ムカシゼミ/ムネクリイロボタル/メタリフェルホソアカクワガタ/メンガタスズメ/ヤエヤママドボタル/ヤマトシロアリ/ユカタンビワハゴロモ/ワタキバガ

【筆者紹介】

大場裕一(はじめに・第3章):中部大学応用生物学部環境生物科学科准教授。1970年生まれ。北海道大学大学院理学研究科修士課程修了。総合研究大学院大学博士課程修了。博士(理学)。昆虫DNA研究会代表幹事。専門は発光生物学。著書に『恐竜はホタルを見たか』(岩波書店・2016年)、『光るいきもの―海のいきもの』(くもん出版・2015年)、『ホタルの光は、なぞだらけ―光る生き物をめぐる身近な大冒険』(くもん出版・2013年)など、編著に『遺伝子から解き明かす昆虫の不思議な世界』(悠書館・2015年)など。

新美輝幸(第1・2章):基礎生物学研究所進化多様性生物学領域教授。1965年生まれ。名古屋大学大学院農学研究科博士課程(後期課程)修了。博士(農学)。現在、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教授。昆虫の翅やカブトムシの角など昆虫が進化の過程で独自に獲得した新奇形質に着目して、昆虫の多様な形質をもたらす分子基盤および進化メカニズムを解明することを目指している。

東城幸治(第4・6章):信州大学大学院理工学系研究科教授。1971年生まれ。筑波大学大学院生物科学研究科博士課程修了。博士(理学)。現在、信州大学学術研究院理学系教授。昆虫類を中心に、クマムシからクマまでの多様な動物の系統地理の研究等に取り組む。著書に『カカトアルキのなぞ』(新日本出版社・2007年)、『ライフサイエンスのための生物学』(培風館・2015年、共著)など。

関根一希(第5・6章):立正大学地球環境科学部環境システム学科助教。1982年生まれ。信州大学大学院総合工学系研究科博士課程修了。博士(理学)。現在、立正大学地球環境科学部助教。高校時に単為生殖へ強く興味を持ち、大学で単為生殖するオオシロカゲロウと出会えた。それ以来、カゲロウなどの水生昆虫類を中心とした繁殖生態や系統地理の研究に取り組んでいる。

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シェイクスピア、ビートルズの生誕の地イングランドは、イギリス諸島にある、スコットランドとウェールズと国境を接した国です。テムズ川沿いにある首都ロンドンには国会議事堂のビッグベン、11 世紀に建てられたロンドン塔があります。多文化が共存する、芸術とビジネスの中心地でもあります。その他にも、マンチェスター、バーミンガム、リヴァプール、ブリストル、大学が集うオックスフォードやケンブリッジといった大都市があります。

 

脳の中にある空洞のこと。脳脊髄液で満たされている。脊髄にあるものは中心管と呼ばれる。

神経堤細胞は脊椎動物の発生時に見られる神経管に隣接した組織。頭部では神経、骨、軟骨、甲状腺、眼、結合組織などの一部に分化する。

ミエリン鞘は髄鞘とも呼ばれ、軸索に巻き付いて絶縁体として働く構造である。これにより神経パルスはミエリン鞘の間隙を跳躍的に伝わる(跳躍伝導)ことで神経伝達が高速になる。ミエリン鞘は末梢神経系の神経ではシュワン細胞、中枢神経系ではオリゴデンドロサイトから構成される

様々な動物種間で塩基配列やアミノ酸配列を比較することによって、類似性や相違を明らかにする手法。この解析によって動物種間の近縁関係や進化の過程を予測することが可能になる。

細胞の生体膜(細胞膜や内膜など)にある膜貫通タンパク質の一種で、特定のイオンを選択的に通過させる孔をつくるものを総称してチャネルと呼ぶ。筒状の構造をしていて、イオンチャネルタンパク質が刺激を受けると筒の孔が開き、ナトリウムやカルシウムなどのイオンを通過させることで、細胞膜で厳密に区切られた細胞の内外のイオンの行き来を制御している。刺激の受け方は種類によって多様で、cGMPが結合すると筒の穴が開くものをcGMP依存性イオンチャネルと呼ぶ。TRPチャネルも複数のファミリーからなるイオンチャネルの一群であり、非選択性の陽イオンチャネルである。発見された際に用いられた活性化因子の頭文字や構造的特徴から、A (Ankyrin), C (canonical), M (melastatin), ML (mucolipin), N (no mechanoreceptor), P (polycystin), V(vanilloid)の7つのサブファミリーに分類されている。TRPは、細胞内や細胞外の様々な刺激によって活性化してセンサーとして働いたり、シグナルを変換したり増幅したりするトランスデューサーとしての機能も併せ持つ。温度センサーやトウガラシに含まれるカプサイシンのセンサーとしても機能していることが知られている。

任意の遺伝子の転写産物(mRNA)の相同な2本鎖RNAを人工的に合成し生物体内に導入することで、2本鎖RNAが相同部分を切断して遺伝子の発現を抑制する手法。2006年には、この手法の功績者がノーベル生理・医学賞を受賞している

発生過程で神経管を裏打ちする中胚葉組織であり、頭索類・尾索類では背骨のような支持組織としての役割を持つ。脊椎動物では運動ニューロンの分化を誘導するなど発生学的役割を持つ。

魚類に顕著にみられるのスリットで、哺乳類では発生の初期にはみられる。発生が進むと複雑な形態形成変化が起き、消失するが、外耳孔などは鰓裂の名残ということができる。

動物の初期発生において最初の形態形成運動として原腸陥入が起こる。原腸は消化管に分化する。この原腸陥入によって生じる「孔」を原口と呼ぶが、これが将来の動物の体の口になるのが前口動物であり、肛門になるのが後口動物である。半索動物、脊索動物は後口動物である。

ナマコの幼生のことをオーリクラリア幼生と呼ぶが、ウニのプルテウス幼生、ヒトデのビピンナリア幼生、ギボシムシのトルナリア幼生など、形態的共通性をもつ幼生全体をまとめてオーリクラリア(型)幼生と呼ぶ。今日ではディプルールラ型幼生という呼び方が広く使われている。この説はガルスタングが1928年に提唱した。その時代にはオーリクラリアという用語が使われたため(ディプリュールラ説ではなく)オーリクラリア説と呼ばれている。

*5 Hox遺伝子はショウジョウバエで発見されたホメオティック遺伝子の相同遺伝子である。無脊椎動物のゲノムには基本的に1つのHoxクラスターがあり、脊椎動物のゲノムには4つのHoxクラスターがある。Hoxb1は4つあるクラスターのうちのBクラスターに属する1番目のHox遺伝子という意味である。

脊椎動物胚の後脳領域には頭尾軸にそった分節性(等間隔の仕切り)がみられる。この各分節をロンボメアと呼び、図14に示すように7番目までは形態的に明瞭に観察できる。

脊椎動物のゲノムにはふたつか3つのIsletが存在する。Isletは脳幹(延髄、橋、中脳)の運動性脳神経核に発現して、運動ニューロンの分化に関与している。

感桿型では光刺激はホスホリパーゼCとイノシトールリン酸経路を活性化させる。繊毛型ではホスホジエステラーゼによる環状GMPの代謝が関与している。

これらは無顎類[むがくるい]と呼ぶこともあるが、これは系統学的には有効な名称ではない。

ちなみに軟骨魚類とカメ類は、脊椎動物の中でも遺伝子の進化速度が遅いことが知られている。

脳の外にある神経細胞の集塊を神経節、脳の中にあるものを神経核という。

菱脳には神経細胞とその軸索や樹状突起が網状になった網様体もあり、体の協調的な運動のために機能している。

これについてはふたつの半器官が融合して、ひとつになったとする考えがある。

この左右非対称性にはNodalという分子シグナルが関与している。

サメ類の終脳には前方に突き出した固有の領域があり、ここでは幾つかの遺伝子が層状に発現している。

気嚢による換気システムは獣脚類と呼ばれる恐竜から鳥類に至る系統で段階的に進化していったと考えられる。

このような特異な形態は胚発生期には見られず、生後に発達する。その過程は頭骨に見られる「テレスコーピング現象」と並行して進む。

哺乳類のIV層には顆粒細胞が多い。クジラ類はこれを欠くため「無顆粒性」と呼ばれる。

錐体外路系とは錐体路に属しない運動系路のことであり、錐体路が随意運動を司るのに対し、錐体外路系は随意運動の間に全身の筋肉をバランスよく動かして運動を円滑にする機能を持つ。

最近の研究ではフローレス人は10万〜5万年前まで生息していたと考えられている。

Kは環境収容力を表しており、限られた面積で確実に子孫を残すような繁殖の仕方である。

(注釈)遺伝子:タンパク質にコードされる遺伝情報を持つ塩基配列。狭義にはゲノムDNAのうち、mRNAに転写され、タンパク質になる部分。近年は、タンパク質に翻訳されないものの、機能を持つtRNA、rRNAやノンコーディングRNAなども遺伝子の中に含められるようになっている。本書では、特に注意書きのない限り、タンパク質の元となるmRNAになる部分を遺伝子、と呼ぶ。

では、その転写因子はなにが発現させるのか、というと、やはり別の転写因子である。卵の段階から、母親からmRNAとして最初期に発現する遺伝子は受け取っているので(母性RNA)、発生の最初期に使う転写因子を含む遺伝子群に関しては、転写の必要がないのである。その後、発生、分化が進んでいくと、それぞれの細胞集団に必要な転写因子が発現し、実際に機能を持つ遺伝子の転写を促す。

遺伝子は、核酸配列の連続した3塩基(コドンと呼ばれる)が1アミノ酸に対応し、順々にペプチド結合で繋げられてタンパク質となる。3つの塩基は43=64通りになるが、アミノ酸の数は20個、stopコドンを含めても21種類しかない。したがって、同じアミノ酸をコードするコドンは複数あり、たとえ変異が入ってもアミノ酸は変わらないことがある。これを同義置換と呼ぶ。一方で、変異によってコードするアミノ酸が変わってしまう置換を非同義置換と呼ぶ。

非同義置換よりも大きな影響を与えるのがフレームシフトである。3の単位で塩基は読まれていくが、もし、3の倍数以外の挿入/欠失が起こった場合は、その後の配列がすべて読み枠がズレてしまい、その挿入/欠失より後(C末端側)ではまったく異なるタンパク質ができてしまう。

その二つの系統が祖先を共通にした最後の年代。本章では、近年の分岐年代推定{Betancur, 2013 #922}を利用して作成された系統樹(当該文献のFig.1を参照)からおよその年代を読み取り、記入している。

世界で最も臭いと言われているシュールストレミングをネットで取り寄せて購入したとき、人々は逃げるどころか、わざわざ悶絶するために集まってきた。いい匂いの物を取り寄せても20人もの人数は集まるとは思えず、怖い物見たさという悪趣味な好奇心はたいしたものである。無論、取り寄せた私も棚上げするつもりはない。ちなみに、シュールストレミングはひとかけらをクラッカーの上に載せるくらいの食べ方なら悪くない気もする。

この二つの硬骨の作られ方について、3章に詳述があるので参照されたい。