ワタボウシも好き嫌いが激しいのでしょうか？ワタボウシの幼虫：葉っぱを全部食べるのは好きじゃない

制作：中国科学普及協会

著者: ビンビンバン (中国科学院動物研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

寒い秋と冬の到来とともに、体重を増やすためにおいしい食べ物をたくさん食べる準備はできていますか?しかし、現実には、特定の食品（コリアンダーやドリアンなど）に対して生まれつき抵抗感や拒絶感を抱いている友達が必ず何人かいて、それは私たちの母親がよく私たちに小言を言う「好き嫌いの多い友達」なのです。実際、自然界で「好き嫌いをする」のは人間だけではありません。何千もの種の中で、ほぼすべての種が独自の味の好みを持っています。では、この「課題」の背後にある要因は何でしょうか?

（写真提供：veerフォトギャラリー）

最近、中国科学院動物研究所の王辰竹研究員率いるチームにより、「オオタバコガの幼虫上顎帽弁で高度に発現する苦味受容体の機能分析」と題する研究論文が、国際的に著名な学術誌PLoS Geneticsに掲載されました。この論文は、遺伝学的観点から、オオタバコガのグループにとって食物がどのように選択されるかを明らかにした。

ワタタバコガの学名は Helicoverpa armigera です。生物学的分類では、チョウ目ヤガ科に属します。中国をはじめ世界中に広く分布しています。これは、綿花の芽と莢の段階で重要な穿孔害虫です。主に綿花を食べますが、若い葉も食べます。ほとんどの昆虫にとって、植物の種類を識別するのは主に、植物自体が発する匂いを感知することによって行われます。この匂いは、植物自身の成長過程で生成されるさまざまな二次代謝産物の混合物であり、昆虫の摂食を阻害する苦味のある二次代謝産物であるクマリンも含まれています。クマリンは主に植物の果実、根、茎、葉で合成され、植物界に広く分布しています。昆虫の摂食行動に影響を与えるだけでなく、昆虫の成長を阻害し、生存率や産卵率を低下させます。では、オオタバコガが餌を選ぶ基準は、植物に含まれるクマリンと関係があるのでしょうか?

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王晨竹教授の研究チームはこの研究でその答えを示し、クマリンが確かにオオタバコガにとって食物を選択するための重要な基礎であることを証明した。私たち人間が匂いを嗅ぎ分けるのに鼻を頼りにしているのと同じように、オオタバコガにも匂いを感知する器官、つまり口器があります。ワタボウフウの口器には複数の味覚受容体があり、人間が酸味、甘味、苦味、辛味、塩味を同時に知覚できるのと同じように、さまざまな匂いや物質を知覚する役割を担っています。

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研究チームがオオタバコガの口器のトランスクリプトームデータを分析した結果（トランスクリプトームとは、生物における遺伝子、すなわちDNAの発現の具体的な現れ方を指す）、研究者らはオオタバコガの口器に発現しているさまざまな味覚受容体のうち、最も多く含まれているのはHarmGr180と呼ばれる受容体タンパク質であり、オオタバコガのDNA情報ライブラリ内のそれに対応するコード遺伝子はharmgr180と呼ばれていることを発見した。 HarmGr180受容体タンパク質の生理機能を研究するために、研究者らはアフリカツメガエル卵母細胞発現システムと2電極電圧クランプ実験を用いて、HarmGr180受容体タンパク質に対応するharmgr180遺伝子をアフリカツメガエル卵母細胞に異種発現させ、細胞の電気生理学的検査を行った。実験データによると、harmgr180 遺伝子 (HarmGr180 受容体タンパク質を含む) を発現するアフリカツメガエル卵母細胞はクマリンに対して特に強い電気生理学的反応を示すが、異種遺伝子 harmgr180 が導入されていない通常のアフリカツメガエル卵母細胞 (HarmGr180 受容体タンパク質を含まない) はクマリンに対してそれほど強い反応シグナルを示さないことが示された。この時点で、harmgr180 遺伝子とクマリン知覚の関係がより明らかになりました。

しかし、科学的な結論の提案と確認には、それを裏付ける非常に厳密で科学的かつ包括的な実験的証拠が必要です。 HarmGr180受容体タンパク質の機能をさらに確認するために、研究者らは現在非常に普及している遺伝子編集技術であるCRISPR/Cas9システム（生物の遺伝子から特定の標的遺伝子をノックアウトできる遺伝子ノックアウト技術。ノックアウト後、生物はその遺伝子を発現しなくなり、その遺伝子に対応するタンパク質もなくなる）を使用しました。彼らは、ワタタバコガのホモ接合変異体 - harmgr180-/- の構築と取得に成功しました (この遺伝子変異後のワタタバコガは、harmgr180 遺伝子を発現する能力を失います)。 harmgr180-/- ワタオオタバコガに関する研究と試験の結果、HarmGr180 受容体タンパク質を欠くワタオオタバコガの幼虫はクマリンを迅速かつ正確に認識して回避することができなくなりましたが、正常なワタオオタバコガの幼虫はクマリンを正常に認識して回避できることが示されました。

研究者らは、分子生物学、オミックス、電気生理学、行動学など多方面から多階層の研究を行い、オオタバコガが植物を選択する理由は、体内のharmgr180遺伝子が優勢因子であり、HarmGr180と呼ばれる受容体タンパク質の発現を制御し、植物中のクマリン含有量を感知して識別し、クマリン含有量の低い植物を食べ、クマリン含有量の高い植物を効果的に避けるためであることを突き止めました。この研究は、害虫忌避剤の開発や害虫の効果的な防除のための科学的理論的根拠を提供するとともに、他の草食昆虫の味覚の研究に新たな視点をもたらします。

ワタボウフウがクマリンを感知する harmgr180 遺伝子を発現することで、自分に害を及ぼす可能性のある植物を食べるのを避けているという事実から判断すると、食べ物に好き嫌いがあることを、一種の気取った、あるいは不従順な行動と勝手に考えるべきではないのかもしれません。私たちの体の遺伝情報には、特定の食品が体に害を及ぼす可能性があることが示されている可能性が高いため、体に不必要な害を及ぼさないようにするために、これらの食品を摂取することは推奨されません。しかし、生活水準の向上と科学的知識の普及により、私たちは食べ物を選ぶ際に合理的な選択をすることを学ばなければなりません。必要な栄養素は欠かせません。バランスのとれた栄養価の高い食事だけが、私たちの体を強くし、精神を満たすことができます。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

私たち一人ひとりが強い体を持ち、優秀な科学者のように、将来、自然界のもっと素晴らしい現象を探求し、自然界の未解決の謎をさらに解明できるようになることを願っています。