ホタルが光る理由と助けが必要な理由に関する新しい理論

草むらから飛び出す幻想的な黄色（または緑、赤）の輝きは夏の到来を告げる。地球上には2,400種ものホタルがいるとされるが、この空飛ぶ発光昆虫は脅威にさらされている。生息地の条件が悪化すれば、ホタルの数が減る夏が増えるかもしれない。

最近、科学者たちは、そもそもなぜホタルが光を進化させたのかという、これまでの一般的な仮説にも疑問を抱き始めている。ホタルはさらなる進化が必要になるかもしれないため、遺伝子レベルでの新たな分析は、ホタルが生き残るための課題に立ち向かう上で極めて重要になる可能性がある。

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ホタルが光る仕組みに関する新たな仮説

科学者たちは長年、ホタル科のホタルが発する明るい光は、もともと捕食者への警告信号として進化したものだと信じてきた。ホタルの特徴的な光は、ホタルが有毒であり、おそらくあまり美味しくないことを示す信号だった。時が経つにつれ、その光は交尾信号として再利用された可能性がある。

PNAS Nexus誌に最近発表された研究で、中国の研究チームが遺伝子データを使ってホタルの系統樹をモデル化することでこれをテストした。彼らはホタルに毒性を与える化合物、ルシブファギンの進化を追跡した。彼らは中国全土からホタル科の16種と関連種2種のサンプルを収集した。各種の完全な遺伝子分析を実行することに加えて、彼らは液体クロマトグラフィー質量分析法を使用してルシブファギンも調べた。このプロセスは、研究室で液体サンプルに含まれる物質を分離、識別、測定するために使用される。

研究チームは、ルシブファギン毒素はホタルの1つの亜科にのみ存在し、後から進化した可能性があることを発見した。しかし、この毒素を伴わない生物発光自体は、ホタル科全体に広く見られる。研究チームによると、これは、この毒素が、動物における生物発光自体が進化した後に、交尾以外の何かに反応して進化したことを示唆しているという。

むしろ、ホタルの発光は、特にストレスの多い状況によって進化したのかもしれない。ホタルの発光成分であるルシフェリンには抗酸化作用がある。この研究では、トアルシアン海洋無酸素事件後の史上最低水準の大気中の酸素レベルが上昇した際に、ホタルの祖先が進化し、多様化したことが判明した。約1億8300万年前のジュラ紀初期に起きたこの大量絶滅事件は、世界中の海洋の酸素の広範囲にわたる減少を引き起こした。

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ルシフェリンは、ホタルが空気中の酸素不足に対処するための手段だったのかもしれない。光るヤスデも、高温で乾燥した環境における酸化ストレスに対処する方法として、生物発光を進化させたと考えられている。ホタルも、酸素不足のストレスに反応して、同様の道をたどったのかもしれない。

今日の予測しにくい気候

ホタルは数百万年前に酸素不足に反応してこの光を進化させたと考えられますが、今日の環境問題に直面すると、それは何を意味するのでしょうか。ホタルは一般的に温暖な気候で繁殖します。暖かく湿度の高い夏はホタルにとって理想的な繁殖環境となり、寒い冬は卵、幼虫、蛹の生存を支えます。

地球の気温が上昇し続けるにつれて、こうした気候条件は予測しにくくなっています。ホタルや他の多くの種にとって、これは地球が住みにくい環境になることを意味します。降水パターンの変化も、幼虫の生存率を低下させる極度の乾燥状態や、繁殖地を浸水させてライフサイクルを混乱させるほどの水量過多の状況を引き起こしています。

2024年6月発行の「Science of the Total Environment」に掲載された研究 これは、短期的な気象条件、長期的な気候の傾向、都市の侵食など、いくつかの環境要因に敏感であることを示唆しています。

「特に気温に関連した気候パターンの微妙な変化が、ホタルの繁殖周期と生息地の質に大きな影響を与えている」と、研究の共著者でケンタッキー大学の生態学者ダリン・マクニール氏は声明で述べた。

研究チームは、AI ベースの機械学習技術を使用して、市民科学イニシアチブ Firefly Watch (現在は Firefly Atlas と呼ばれています) が実施した 24,000 件を超える調査を分析しました。分析により、地球の非常に激しい気象パターンがホタルに悪影響を与えているだけでなく、人間の侵入も悪影響を与えていることが明らかになりました。研究チームは、夜間の光害が著しい地域ではホタルがあまり見られないことを発見しました。

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しかし、最近のホタルの個体数の減少は、すべての種や地理的地域で一様ではないことがわかった。乾燥した環境に適応した種や、特定の繁殖パターンを持つ種は特定の変化による影響を受けにくいが、他の種はより脆弱である。このパターンは、自然生態系がいかに複雑であるか、そしてなぜ保全戦略が単純な画一的な解決策ではないかを示している。

ホタルを助ける方法

絶滅危惧種とはみなされていないものの、その数は減少している。

「ホタルは生息地の減少により絶滅の危機に瀕しているが、絶滅しているわけではなく、一部は別の地域に適応している」と昆虫学者のエリック・デイ氏はバージニア工科大学ニュースに語った。

昆虫学者は、ホタルの生息地を増やすために、庭や庭園に野生種や在来種の植物を植えることを推奨しています。デラウェア大学の昆虫学者ダグ・タラミーの在来植物検索ウェブサイトは、あなたの地域に自生する植物を見つけるのに非常に役立ちます。庭師や住宅所有者は、可能な限り殺虫剤の使用を避けるべきです。殺虫剤は生息地を悪化させるだけでなく、ホタルとその獲物を殺してしまう可能性があります。

特に夏場は、屋外の不要な照明を消すことも効果的です。こうした照明はホタルだけでなく、蛾やその他の夜行性の生物を混乱させます。

「これが、ホタルが年々少なくなっている理由です。開発が進むほど、ホタルが生息できる場所が少なくなるのです」とデイ氏は言う。「ホタルの存在は、多様な生息地があることを示しており、将来の世代がホタルに照らされた空の自然の驚異を楽しめるようにするためには、こうした取り組みが不可欠です。」