細菌の遺伝子喪失が昆虫の共生進化を促進する新発見

共生進化における細菌遺伝子の重要性

最近、国立研究開発法人産業技術総合研究所（以下「産総研」）の研究チームは、大腸菌のトリプトファン分解酵素遺伝子の機能喪失が、カメムシと共生する能力にどのように寄与するかを明らかにしました。この発見は、細菌の遺伝子が昆虫の共生進化において重要な役割を果たすことを示唆しています。

研究の背景と重要性

昆虫の生態系において、カメムシは非常に多様で、植物への影響が大きな害虫とされています。カメムシは消化管に共生器官を持ち、共生細菌が成長や生存に寄与していることが知られています。特に、腸内細菌が宿主の生理や健康において重要な要素となっています。

そこで、研究チームは、チャバネアオカメムシをモデルとし、大腸菌を用いた共生進化の実験を行いました。実験では、トリプトファン分解酵素遺伝子を持たない大腸菌がカメムシ内部でどのように変化するかを観察しました。

重要な発見

研究者たちは、トリプトファン分解酵素の機能喪失によって、必須アミノ酸であるトリプトファンが体内で増加し、共生細菌に変化することを確認しました。この変化は、カメムシの成長や生存にとって有益な環境を作り出します。また、自然界でも同様の遺伝子の喪失がカメムシ共生細菌に確認されており、これが共生進化の鍵となることが示されています。

さらに、実験室での調査と野外のカメムシ集団の研究を統合することで、この現象が単なる実験室での結果ではなく、自然界にも適用できるものであることが分かりました。この発見は、共生進化が単一の突然変異によっても促進されることを示しています。

未来への展望

今後、研究者たちはこの知見を基に、共生に関わる他の分子メカニズムを解明し、共生能力を人工的に設計する技術の開発を目指します。この取り組みは、新しい生物機能の解明や農業への応用に貢献するでしょう。

また、カメムシの共生細菌が持つ遺伝子の研究は、昆虫と微生物の相互作用を理解するうえでの重要なステップであり、従来の生物学的理解を大きく広げる可能性があります。これからの研究進展に期待が寄せられています。

この重要な研究結果は、国際学術誌「Nature Microbiology」に2026年2月27日に掲載されることが予定されています。