この熱帯の蝶の雄の生殖器から生成される化学物質は非常に不快なため、科学者はそれを「抗媚薬」と呼んでいます。
本日PLOS Biology誌に掲載された新たな研究は、オスのHeliconius melpomene蝶が産生する化合物の遺伝的基盤を解明しました。これは、香りをコミュニケーションに用いる化学シグナル伝達の顕著な例です。この場合、オシメンと呼ばれるこの化学物質は「抗媚薬フェロモンとして作用し、交尾中にオスからメスへと伝達され、その後のオスからの求愛を拒絶する」と著者らは論文の中で述べています。
興味深いことに、一部の植物もオシメンを生産しますが、その用途は異なります。今回の研究は、収斂進化のユニークな事例を浮き彫りにしています。オシメン（Heliconius melpomene）においてこの化学物質を生産する遺伝子が特定されたことに加え、テルペンの一種であるこの化学物質が動物において生産されることが初めて記録されました。
したがって、今回の新たな研究は、Heliconius melpomene が植物からオシメンを採取しているという従来の考えを覆すものです（2007年に行われた実験では、オシメンを塗布した雌は、対照物質を塗布した雌よりも雄に近づかれる頻度が低いことが示されました）。しかし、今回の研究が示すように、これらの蝶は自らこの化学物質を生成することができます。
Heliconius melpomene 属は、蝶としては非常に長寿で、通常の1ヶ月に対して約6ヶ月間も生きます。中南米に生息し、地理的な場所によって羽の色模様が多様です。この蝶は有毒であるため、この模様は捕食者への警告として機能します。また、この模様は性淘汰にも影響を及ぼし、この種の蝶は自分に似た交尾相手を選びます。
「模様が最も注目を集めていますが、これらの蝶が匂いを放つことも長い間指摘されてきました」と、新論文の筆頭著者であるキャシー・ダラー氏はメールで説明した。「この匂いはメスを守る行動に関与しており、他のオスからの将来の交尾の試みを撃退する抗媚薬として作用することが分かっています。」ダラー氏は、ケンブリッジ大学で博士号取得課程を修了しながらこの研究を行った。
人間は非常に視覚的な生き物ですが、多くの動物は化学シグナルを主なコミュニケーション手段としています。例えば、ランは受粉のためにオスを引き寄せるためにメスの昆虫の香りを模倣します。また、カミキリムシやハマキムシなど、他の昆虫にも抗媚薬作用があることが報告されています。
鮮やかな色彩と模様を持つ蝶は、明らかに視覚的な手がかりを使ってコミュニケーションをとっていますが、化学物質も利用しているわけではありません。現在カリフォルニア大学デービス校に所属するダラー氏は、蝶のコミュニケーションにおいて化学シグナルがどのように役割を果たしているのかを研究したいと考えていました。
「今回の研究の焦点となっている興味深い点は、蝶がシグナル伝達に用いるこれらの化学物質をどのようにして生成できるかということです」と彼女は述べた。「言い換えれば、蝶はこれらの化合物を生成するためにどのような遺伝子を持っているのでしょうか？そして、それらの遺伝子は植物でこれらの化合物を生成するのに使われている遺伝子と同じなのでしょうか？」
実際、オシメンは熱帯植物によっても生成され、蝶を誘引して受粉させます（この一見矛盾する現象については後ほど詳しく説明します）。これは収斂進化、つまり独立した2つの種が類似した形質を進化させる一例です。しかし、この発見のユニークな点は、植物と昆虫がこの化学物質を異なる目的（化学シグナル伝達ではありますが）で使用し、また、植物と昆虫が異なる遺伝子メカニズムを用いてオシメンを生成している点です。今回の論文で、研究者らはHeliconius melpomeneにおいてオシメンを生成する新規遺伝子を特定しました。この遺伝子は、同じ機能を持つ植物でこれまでに報告されている遺伝子とは無関係です。
「オシメンの生産は、植物と蝶において異なる遺伝子を介して独立して進化しており、特定の化合物の生産に異なる分子メカニズムがどのように関与しているかを示しています」とダラー氏は述べた。「同じ形質、この場合はフェロモン生産が複数回独立して進化したという事例は、進化を理解する上で優れたシステムを提供しています。」
植物はオシメンを昆虫を引き寄せるために使うのに、この蝶は忌避剤として使うというのは奇妙な観察結果だ。著者らはその理由を完全には理解していないが、視覚情報と嗅覚情報の相互作用に何らかの関係があるのではないかと考えている。言い換えれば、文脈が重要だ。蝶は、その化学物質が植物から来た場合は誘引物質として、別の蝶から来た場合は抗媚薬として解釈する。「香り自体は変化しないが、文脈、つまりシグナルの解釈方法が変化する」とダラー氏は述べた。
これらはすべて素晴らしいことですが、オスがメスと交尾に成功した場合、なぜ他の求婚者のことを気にする必要があるのでしょうか？答えは、ヘリコニウス・メルポメネのメスは精子を数ヶ月間貯蔵し、その間に辛抱強く卵子を受精させるからです。その後の交尾で新たな精子が投入されます。これが、オス同士の競争、そして臭い生殖器をめぐる奇妙な軍拡競争につながったのです。
https://gizmodo.com/drowned-out-by-noise-these-horny-frogs-wave-their-arms-1846068443
これはさらに奇妙なことです。なぜなら、熱心なメスはセックスをしたいと思っているのに、オスは全く関わりたくないという状況が生まれるからです。昆虫版の性的欲求不満と考えてみてください。
しかし同時に、ダラー氏は、これがメスにとってむしろ有利に働く可能性があると考えている。「抗媚薬は、メスが更なる交尾に抵抗を示す一方で、オスによる嫌がらせを減らすという、正直な受容シグナルとしても機能する」と彼女は述べた。これはオスとメスの両方にとって有益であり、「オスは受容力の低いメスへの求愛に時間を無駄にせず、メスはオスによる嫌がらせを減らすことができる」という。
ここに私たち人間にとって重要な教訓があると感じますが、それが何なのかははっきりと分かりません。
