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生物学に逆らうようなアリ – 他の種に孵化する卵を産む

概要

Iberian harvester ant の女王は、異なる種のオスを産む能力を持つことが発見された。 この現象は 生物学の基本概念 を覆すものであり、種の定義そのものを再考させる。 Messor ibericus の女王は自分の卵から Messor structor のオスを生み出す。 この仕組みは「 xenoparity(異種出産)」と名付けられた。 この共生関係は両種に利益をもたらすが、永続的ではない可能性も指摘されている。

イベリアトゲアリ女王の驚異的な能力

  • Messor ibericus (イベリアトゲアリ)と Messor structor (ビルダートゲアリ)は、同じ母親から生まれる異なる種の兄弟
  • Messor ibericus の女王は、 Messor structor のオスと交尾し、その精子を保存
  • 一部の卵は、女王が自身の遺伝子を除去し、 M. structor のオスのクローンとして孵化
  • コロニー内には M. ibericusM. structor 両方のオスが存在
  • ワーカーアリ(働きアリ)は、両種のハイブリッドで全てメス

種の定義を覆す発見

  • 従来の「同種は互いに交配し、繁殖可能な子孫を残す」という生物学の定義を否定
  • M. ibericusM. structor は進化的に近縁でなく、約500万年前に分岐
  • 人間とチンパンジーの分岐(600万~800万年前)と同程度の距離感

科学的検証と観察

  • フランス・リヨン近郊で M. ibericus のコロニーからオスアリを採集
  • 10,000匹規模のコロニーでもオスはごく少数
  • 採集した132匹のオスのうち、半数は無毛( M. structor の特徴)、半数は有毛( M. ibericus の特徴)
  • DNA分析で、全てのオスが M. ibericus 由来のミトコンドリアDNAを持つことを確認
  • 研究チームは「 xenoparity(異種出産)」 という新語を提唱

研究室での再現と観察

  • 50以上のコロニーを2年間飼育し、ようやく M. structor オスの誕生を観察
  • 実験室環境ではオスの誕生は稀で、観察は困難

両種の利益と進化的意義

  • M. ibericus 女王は、自種オスと交尾し次世代の女王を生産
  • M. structor オスのクローンを生む理由は未解明だが、両種に利益があると推察
    • M. ibericus にとっては、コロニーの働きアリ確保や繁殖戦略の多様化
    • M. structor にとっては、生息域の拡大と遺伝子の存続
  • M. structor のコロニーは山岳地帯に限定されるが、クローンオスが新たな地域へ拡散

将来的な課題とリスク

  • M. structor オスはクローンであり、近親交配による有害変異の蓄積リスク
  • 現時点では共生関係が成功しているが、長期的には不安定な可能性

研究者のコメントと今後の展望

  • 本現象はアリの生殖戦略の多様性と進化の柔軟性を示す好例
  • 「一種がもう一種を“ポケットに入れて”ヨーロッパ各地に運んでいる」現象
  • 生物学、進化学、種概念の見直しを促す発見

補足:アリの生物学的トピック

  • 地球上のアリの個体数は 2000兆匹 と推定(2022年研究)
  • オスアリが 2種類のDNAセット を持つ例や、女王アリの長寿の秘密など、アリの生物学には多くの謎
  • 単一のタンパク質で働きアリが女王に変化する例も確認
  • 昆虫全体の減少(“Insect Apocalypse”)も生態系に大きな影響

執筆者情報

  • Sarah Kuta :Longmont, Colorado在住のライター兼編集者
  • 歴史、科学、旅行、食、サステナビリティ、経済など多分野をカバー

Hackerたちの意見

以前のリンク: https://news.ycombinator.com/item?id=45285780

これ、すごいことだよね。もし俺の理解が合ってれば、M. ibiricusの女王はM. structorのオスと交尾して、その精子を使って自分のコロニーのために不妊のハイブリッド雌働きアリを作るんだ。そして驚くべきことに、彼女はM. structorのオスに発展する卵も産むことができる。つまり、彼女は卵から自分の遺伝子を取り除いて、以前交尾したオスを実質的にクローン化してるってことだよ。

うん、俺も同じことを言いに来た。雌が他の種のオスのクローンを作るなんて、どういうことなのか全然わからない。オスの精子には繁殖に必要な遺伝子が半分しか含まれてないんじゃないの?でも、どうやらアリのDNAは性別に関してはそういう風には働かないみたいだ。https://press.uni-mainz.de/determining-sex-in-ants/ なんか、オスのアリは1セットの染色体を持っていて、雌のアリは2セットの染色体を持ってるらしい。だから、オスの精子には完全なオスを作るための情報が含まれてるのかな?それで、他の種の雌と交尾すると、雌の卵は実質的にリセットされて、雌の遺伝子は全く含まれない状態になるんだ。オスの精子が1セットの染色体で卵を受精させて、クローンのオスが生まれるってこと?

これを異星の文明のスケールで考えてみてよ…本物のザーグやティラニッド、ゼノモーフがいるに違いない…

遺伝子を進化のターゲットとして真剣に考えるなら、異なる遺伝子間の「取引」がパレート最適に向かうものは、最終的には brute force 検索で発見されることになるよ。

そんなに変なことじゃないかも(もちろん、めちゃくちゃ変だけど)だって、繁殖可能なオスのアリは単相性なんだもん!

専門家じゃないけど、なんでメスはクローンを作るために自分の遺伝子を卵から取り除く必要があるの? DNAの再結合の段階でオスのDNAが何かしら優位になる可能性はないのかな? メスが「複数の種」を産む能力は、実際にはまだ明確に異なっていない二つの「種」として理解するのが一番いいと思う。種の定義は、二つの亜集団が遺伝的に十分に離れて、交配できなくなったときだから。種分化の過程では、ライオンとトラがまだ交配できるような中途半端な段階がいろいろあるし(完全に分化していないけど、通常は交配しない)、馬とロバが交配できるけど不妊の子(ラバ)を産むこともあるし、交配してもオスしか生まれないこのアリたちの奇妙な状態もある。進化の時間スケールを早めてその過程を見られたら面白いけど、今あるのは映画の静止画みたいな感じだね。

アリは自然が実験するのに好きな方法みたいだね。

これ、他のソースでも読んだことあるけど、めっちゃ混乱したし、何が何だかわからなかった。

これは本当に興味深い発見だね。アリの世界では、ある種が自分で働きアリを生産できなくなって、別の種の精子を使うのが普通らしい。この場合もそうなったみたい。でも、そうすると他の種が広がる範囲までしか拡大できないんだよね。だから、その種のオスを一緒に保つ方法を見つければ、もっと広がれる。で、この種は、女王がその「家畜化された」種に受精されると、卵から「ホスト」種のDNAが取り除かれる生殖経路を持ってるんだ。だから、ホストのDNAを持たないアリができる。ただし、ミトコンドリアDNAは受け継がれる(これは母親から来るからね)。「家畜化された」オスと「野生型」オスは少し違って見えるけど、これはミトコンドリアDNAのせいなのか、育て方の違いなのかは不明。誰かが家畜化された種を「超有機体小器官」って例えたのを読んだことがある。まるで古細菌がバクテリアを取り込んで真核生物になったように、ホスト種が家畜化された種を取り込んで両者の組み合わせになったってことだね。まだ解明されてない他の奇妙な生き方や繁殖方法があると思うと、ワクワクするよ。

これはすごいね。でも、社会性昆虫には性決定に関して奇妙な特異性がたくさんある。コロニーの1%未満しか実際に繁殖できないし、他の生物はその1%のために存在してるんだ。働きアリは、女王の生存率を0.1%でも上げるために、自分を切り刻んだり、犠牲にしたり、殺したりすることもある。コロニー全体を一つの有機体として考えるといいかも。個体としての理解がこのレベルでは崩れ始めるからね。

コロニー全体を個体として考えるのは、個々の理解がこのレベルでは崩れ始めるから、役に立つよね。生物たちは共通の目標を持った個体として見なせないのかな。

一般的に進化は個体よりも亜集団のレベルで働くんだ。遺伝的変異は、種の全体の交配する亜集団の中で時間をかけて蓄積される(何らかの理由でほとんど孤立している - 例えば、森のゾウと平原のゾウみたいに)。その後、時々大きな環境変化(飢饉、病気、新しい競争相手など)が起こって、ある亜集団の蓄積された変化が生存にとって重要になることがある。進化の高校版は、個体レベルで世代ごとに展開される(例えば、首の長い赤ちゃんキリンが高い葉に届いてうまくいく)けど、進化は全体の種についてのもので、ほとんどの場合、単一の遺伝的変異は大きな影響を持たないよ、致命的でない限り。

アリやハチも、驚くほど多様な資源を持ってるよね。ある種は複数の女王を持ってたり、他の種はキノコやシープアブラムシを育てたり、巣の大きさもナッツサイズから赤道サイズまで様々。特定の種に寄生するものもいる。太陽を反射する砂漠のアリ、アマゾン川に浮かぶアリ、コロニーのために甘いものをいっぱい持ってるコンテナアリ、サイボーグみたいな顎を持つ機械的なアリ、そして自分の体を使って橋を作るアリもいる。彼らの遺伝的なトリックも素晴らしく多様だよ。奇妙な生き物が好きなら、ミルメコロジーに飛び込むのがオススメだよ。

スズメバチってアリから進化したんだよね? 編集:逆かもしれない。

だから女王は3種類の卵を産めるんだね:ハイブリッドメス、イビリクスオス、ストラクターオス。細胞核の型を調べたのかな? 実際に女王が自分の遺伝子を核から取り除いたのか、それともM. structorの遺伝子が核にあるときに何かしら抑制されるのか(これ自体が面白い)。もしかしたら、何か複雑なインプリンティングが起こっているのかも。

実在するザーグクイーン。。

一方では、これってクレイジーだよね。でも、他の生物学的なことと比べると、メカニズム自体はそこまでおかしくない気がする。卵を作って、卵の核を取り除いて、保存した精子からの一つか二つの核に置き換えて、そこから他の種の複製と成長を始める(正確なメカニズムはまだ解明中みたいだけど)。ゾンビアリを作る菌(これは実際にあること - https://en.wikipedia.org/wiki/Ophiocordyceps_unilateralis)や、他の種の卵に合わせて卵を変える鳥(https://en.wikipedia.org/wiki/Brood_parasitism)と比べると、むしろおとなしい感じがするね。

生物学は「定義されていない」とか、そんな意味不明なことはないし、種の概念を再考する必要もないよ。実際、これは人間が物事を分類するために使うあいまいでぼんやりした概念だって、たくさんの文献が示してるし、自然には「関節」なんてないからね。

人間が定義した生物学。この記事の3段落目はこうだよ:> 「古典的な概念では、[種]は自然界で互いに繁殖でき、子孫を残すことができる、似たような身体的および遺伝的特徴を持つ生物のグループです」と、研究には関わっていないスペインのドニャーナ生物学ステーションの生態学者シム・セルダがエル・パイスのミゲル・アンヘル・クリアドに語った。「でも、実際にはそうじゃない。ここでは2つの種が必要なんだ。概念を再考しなきゃいけないね。」この記事では「自然を関節で切る」みたいなことは話してないよ。

これ、クレプトジェネシスで繁殖するアムビステマサラマンダーを思い出すな。全部メスで、3〜4種の関連するオスから精子を「盗む」んだ。大抵はオスの遺伝物質を捨てちゃうけど、時々取り込むこともあって、その結果、複数の染色体セットを持つ胚ができるんだよ。すごいよね。子どもは最大4つの異なる親種の遺伝物質を含むことができるんだ。

昆虫って本当に面白いよね。彼らの存在はすごく奇妙で、自然にとって基本的なものだから、昆虫がいなかったら自然なんて存在しないだろうね。