好色な雄のショウジョウバエは大気汚染にさらされると大混乱に陥る

大気汚染がショウジョウバエの恋愛生活を乱していると、3月14日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された新しい研究が警告している。一般的なショウジョウバエのオスは有毒ガスを吸い込んだ後、メスを認識できず、メスが別のオスに接近する原因となっている。

ショウジョウバエの両性愛を示唆する研究はいくつかあるが、現在の結果は、それがオゾン汚染とより関係があることを示唆している。O3_に短時間さらされただけでも、昆虫が交尾相手を見つけて引き付けるために使用する独特の痕跡であるフェロモンの化学組成を変えるのに十分だった。世界中の自動車、発電所、産業用ボイラーからの大気汚染物質のレベルが上昇すると、一般的なショウジョウバエの繁殖が止まり、昆虫種の劇的な減少を引き起こす可能性がある。

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化学生態学者たちは、50匹の雄のハエをチューブに入れ、100ppbのオゾン（地球上のオゾン濃度は12ppbから67ppbの範囲）に2時間さらした。2時間後、ショウジョウバエの生殖行動に関与する化合物中のシス-バクセニルアセテート（cVA）と呼ばれるフェロモンの量が減少したことがわかった。

さらに詳しく調べたところ、オゾンがフェロモンの化学構造を変えたようだという。ドイツのマックス・プランク化学生態学研究所の昆虫行動グループリーダーで、研究著者でもあるマルクス・クナーデン氏は、昆虫フェロモンの大半は炭素二重結合を持っていると説明する。化合物に炭素二重結合があると、オゾンや一酸化窒素による酸化に非常に敏感になり、分離し始める。この説明は、ハエの体内にcVAが分解した後に生成される液体ヘプタナールが大量に存在するという研究結果と一致する。

変化したフェロモンは、オスがパートナーを見つける可能性に影響を与えたのでしょうか? 影響があるようです。別の実験では、オスのハエを 50 ～ 200 ppb のオゾン、またはそれよりずっと低いオゾンを含む通常の空気に 30 分間さらした後、メスのミバエと一緒に置きました。両グループのオスはすぐにメスに求愛しようとしましたが、オゾンにさらされたミバエは交尾相手を見つけるのに苦労しました。

「オスはフェロモンで自分をアピールします。フェロモンを多く出すほど、メスにとって魅力的になります」とクナデン氏は言う。化学的な媚薬がなくなったことで、オゾンにさらされたオスはメスにとって魅力の薄い選択肢となり、メスは清廉潔白な独身男性を選ぶよりも、堕落した独身男性を選ぶのにほぼ2倍の時間を費やすようになった。

オゾン汚染は、オスがメスの注意を引く能力を阻害するだけでなく、オスが他の個体を識別する方法にも影響を及ぼしている。クナデン氏によると、彼のチームは、改変されたフェロモンがオスのミバエがオスとメスを区別する能力に影響を与えることは予想していたが、オス同士が互いに飛びかかることは予想外だったという。「最初は、1 匹のオスが次のオス、さらに次のオスへと求愛するという非常に長い連鎖を見るのはとても面白い観察でした」と同氏は説明する。改変されたフェロモンにより、「オスは基本的に、それが何であろうと、小さいものすべてに飛びつき、ハエのように少し動くようになります」。

「大気汚染が昆虫の性フェロモンシグナル伝達にどう影響するかはほとんどわかっていないので、この研究が進行中なのは素晴らしいことだ」と、この研究には関わっていないイギリスのレディング大学農業環境研究センターの研究員、ジェームズ・ライアルズ氏は言う。「この研究は、大気汚染が昆虫のコミュニケーションにどれほど悪影響を及ぼし、生物多様性の減少など生態学的影響を及ぼす可能性があるかを示している」

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バナナやメロンに群がる害虫を駆除するのは、一見良い考えのように思えるかもしれません。しかし、ライアルズ氏は、これらの農業害虫が世界の生態系に大きく貢献していると警告しています。自然の清掃員として、ミバエは腐った果物を分解し、植物、バクテリア、菌類が利用できる栄養素を放出します。また、鳥やクモなどの他の動物の餌にもなります。最後に、ミバエは生物医学研究でよく使用される昆虫モデルであり、数え切れないほどの神経科学や遺伝子の発見に貢献してきました。

大気汚染の影響を受けているのはミバエだけではない。クナデン氏は、花粉媒介者への合図として使われる花の揮発性化合物に危険なレベルのオゾンが影響しているのを目撃したと話す。同氏の2020年の研究では、ガスにさらされた植物の花の匂いに蛾があまり寄ってこなくなり、その結果、受粉が減ったことがわかった。

「昆虫は減少傾向にあり、私たちはそれが殺虫剤と生息地の減少によるものだと考えていました」とクナデン氏は言う。「私たちが対処しなければならない問題はまだまだあるようです。その一つが大気汚染です。」