金色の蛹はなぜ金色なのでしょうか?

わぁ、黄金伝説！

下の写真を見て何を思い浮かべますか?それは金でできたペンダントでしょうか、それとも蝶の幼虫の蛹でしょうか?

ゴールデンバタフライの蛹

(写真提供: butterflyfarm.co.cr)

その答えは皆を驚かせるかもしれない。この金色の物体は実は昆虫の蛹です。

昆虫の蛹が、まるで金の層で覆われているかのように、明るく圧倒的な色をしており、輝き、周囲の景色を映し出し、自然の驚異に驚嘆させられることは、おそらく多くの人々にとって信じられないことだろう。

目を引く金色の蛹

実際、自然界では多くの蝶の蛹が太陽の下で金色に輝いており、人々は昆虫の蛹の美しさと驚くべき輝きに長い間注目してきました。英語の「chrysalis」は、金を意味するギリシャ語の「chrysos」に由来しています。

上の写真の金色の鎧を着た蛹は、タテハチョウ科に属し、メキシコ、中央アメリカ、南アメリカの低地や丘陵の森林地帯に生息する Tithorea tarricina という蝶のものです。

威圧的な金色の蛹に比べると、タキアオシャオ蝶の成虫はちょっと「普通」です。成虫の羽の模様は大きく異なります。通常、前羽の裏側は全体的に黒く、白い斑点が付いており、後羽はオレンジ色で縁が黒くなっています。大人の写真だけを見ても、両者を結び付けることは誰にとっても難しいでしょう。

タキアオ・シャオディ

(写真提供: butterflyfarm.co.cr)

オオゴマダラの他に、オオゴマダラなど、一部の蝶の蛹も金色です。オオカバマダラもタテハチョウ科に属し、主に台湾、釣魚島、マレー半島、インドネシア、日本などに分布しています。オオカバマダラはゆっくりと優雅に飛び、空気の流れに乗って滑空したり回転したりすることも多いため、「紙凧の蝶」とも呼ばれています。

大きなシルクの蝶

(画像出典: bramanswanderings.com)

オオカバマダラの蛹も金色に輝き、蛹には繊細な黒い水玉模様が沢山あります。しかし、蛹が成虫になって出てくると、空の殻は以前の輝きを失い、もはや眩しいものではありません。

大きな絹蝶の黄金の蛹

（写真提供：animal.photos）

上の2つに比べると、オオカバマダラ（Danaus plexippus）の蛹はずっと控えめです。

印象的な名前にもかかわらず、オオカバマダラの蛹は全体が金色ではなく、上部に「金色の縁」があります。この金色の縁をオオカバマダラの「王冠」と呼ぶ人もいます。オオカバマダラの蛹には、光り輝く「冠」のほかに、散りばめられた「金色の点」があり、控えめでありながら豪華さも兼ね備えていると言えます。

オオカバマダラの蛹

(画像出典: bugguide.net)

たくさんの金色の昆虫の蛹を見た後、ある疑問が浮かびますか？蝶はどうやって蛹に金色の衣を着せるのでしょうか？

蛹を金に変える秘密

上記の質問に対する答えは、蝶によって異なります。

具体的には、オオカバマダラは色素を使って「蛹を金色に変える」という高度な操作を実行し、一方、タカオオカバマダラは「構造色」を利用して蛹を金色の鎧で覆います。そのため、どちらの蛹も金色ではありますが、それぞれ特徴があります。

まずはオオカバマダラの蛹の「冠」から始めましょう。

1970 年代から 1980 年代にかけて、科学者たちは好奇心を抑えきれず、オオカバマダラに関する関連研究を行っていました。観察の結果、オオカバマダラの蛹が成虫に変化した後も、蛹の殻の金色の縁は依然として存在し、どの角度から見ても金色が一定していることがわかった。この現象は、蛹の金色は色素の蓄積によって生じる可能性があることを示しています。

オオカバマダラの蛹にはまだ金色の縁が残っている

(写真提供: natureshealingimages.com)

では、自然界では、どの色素がこの黄色に最も近い色なのでしょうか?ご想像のとおり、秋に葉が緑から黄色に変わるのはカロテノイドによるものです。研究により、オオカバマダラの幼虫は食べる植物からカロテノイドを摂取することが判明しました。幼虫が蛹になると、「クラウン」位置の表皮とクチクラにカロテノイドがさらに蓄積され、これらの部分が黄色く見えるようになります。色素が蓄積することによって生じるこの色を色素色といいます。色素は常に安定して存在できるわけではないので、時間が経つとオオカバマダラの蛹の金色の縁は徐々に薄れていきます。

そのため、科学者がカロテノイドを含まない人工飼料を幼虫に与えたところ、幼虫が成長してできた蛹は輝く「黄金の縁」を失った。蛹のまばゆいばかりの金色は消え、明るい銀色に変わりました。

注目すべきは、オオカバマダラの蛹の「冠」は、蛹が形成されてから 24 時間後に輝き始めることです。科学者たちは、カロテノイドは「王冠」に色を与えるだけであり、蛹が硬化する過程で特殊な突起のような構造を形成し、それが光を反射して「王冠」を輝かせるため、光が見えるのだと考えている。

オオカバマダラの蛹にある突起のような構造

（出典：参考文献）

オオカバマダラと比較すると、タクシャオシャオ蝶は異なる戦略を採用しています。彼らは色素の「運搬者」として働くのではなく、蛹の表面の繊細な構造を利用して鮮やかな色を作り出します。

誰もがスカラベを見たことがあるはずです。殻は見た目ほど滑らかではありません。代わりに、周期的に配置された構造の複数の層で構成されています。これらの構造は散乱や回折などの光学現象を引き起こし、いわゆる「構造色」を生み出します。

黄金のクリスマスビートル

(画像出典: biologiavida-oficial.blogspot.com)

タキアオシャオ蝶のように、蛹全体が金色である蝶の場合、蛹の表面の金色は色素の蓄積によるものではなく、クチクラの特殊な構造によって生み出されます。一見薄いように見える角質層は、実は1層ではなく、密な層（写真のD層）と透明な層（写真のC層）が交互に積み重なってできています。このような構造では光が金属光沢を反射します。

昆虫蛹のクチクラの微細構造

（出典：参考文献）

しかし、蛹が成虫になると、蛹の皮膚は乾燥し、C層が消えてしまうため、私たちが目にする蛹の皮膚は透明になり、かつての輝きを失ってしまいます。

そうは言っても、金色の蛹は確かに見栄えが良いですが、私たちの目には、金色は目立ちすぎます。こうすると蛹が危険にさらされるのではないでしょうか?

実はそうではありません！蛹の中には蝶の偉大な知恵が隠されている〜

さなぎの中の知恵

私たちの目には、うまくカモフラージュされた昆虫の蛹は環境に完璧に溶け込んでいるように見えます。実際、多くの蝶の蛹がこれを行います。

例えば、ヘボモイラの蛹は緑の葉のように見えます。よく見ないと蛹だとは分かりません。

オオモンシロチョウの蛹

(画像出典: butterflycircle.com)

葉に偽装しているものもあれば、当然木の枝に偽装しているものもあります。アゲハチョウの蛹は枯れ枝とほぼ一体化していると言わざるを得ません。もし蛹の腰にある「導火線」がなかったら、誰もがこれが昆虫の蛹だと認識できるでしょうか？

アゲハチョウの蛹

(画像出典: butterflycircle.blogspot.com)

これらのカモフラージュの達人と比べて、キラキラ輝く昆虫の蛹はどうやって身を守っているのでしょうか?

この問題に関しては一般的に2つの見解があります。一説によると、光沢のある蛹は葉や木の幹の上の滴の水のように見えるため、カモフラージュもしているという。また、光沢のある蛹は鏡のように周囲の景色を映し出すため、天敵に見つけられにくくなります。ある研究によると、イラクサ蝶の蛹は通常は金色だが、成長の重要な段階で幼虫が白い背景にさらされると、蛹は背景に合わせて銀色に変わるという。

また別の見方としては、金色の背景に黒い斑点がある色は、自然界では警告色としてよく使われるというものがあります。オオマリオネット蝶のような蝶の蛹は、黄色の背景に黒い斑点があります。彼らは捕食者に私に近づかないように伝えたいのかもしれません。

久しぶりに見ると、オオカバマダラの蛹は本当に不気味です。

（写真提供：animal.photos）

では、昆虫の蛹が金色の鎧で覆われている理由として、最も可能性が高いのはどのような理由だと思いますか?

（注：本文中のラテン語部分は斜体で表記してください）

参考文献:

ロスチャイルド、M.、ガーディナー、B.、およびマメリー、R.（1978）。マダラチョウの蛹（昆虫綱：チョウ目）の「黄金の輝き」におけるカロテノイドの役割。動物学ジャーナル、186(3)、351-358。

ダナエ属の蝶の金色の蛹にある反射板。ロンドン王立協会の議事録。シリーズB. 生物科学、226(1244)、367-390。

ネヴィル、AC（1977）。一部の昆虫の表皮には金属的な金色と銀色があります。昆虫生理学ジャーナル、23(10)、1267-1274。

シュタインブレヒト、RA（1985）。蝶の蛹における銀色および金色のクチクラの微細構造と発達。組織と細胞、17(5)、745-762。

制作：中国科学普及協会

著者: EVEE (北京大学生命科学学院)