2023 年 5 ⽉ 17 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学「左右対称な花は動物による受粉の精度を⾼める」という定説の誤りを実証
18 世紀から信じられてきた定説「左右対称な形の花は動物の訪花姿勢を安定させて受粉の精度を⾼める」は誤りであり、野外でみられる動物の訪花姿勢の安定化は、左右対称花の⼤部分が横を向いて咲くために起こる現象であることを、クロマルハナバチと⼈⼯花を⽤いた室内実験で実証しました。

⾃然界の花は、系統的に遠く離れた種の間でも、よく似た形態的特徴を持つことがあります。ラン科やマメ科の花でみられる「左右対称性」は、そうした特徴の⼀つです。左右対称花を訪れる動物は、常に腹側を下にして正⾯から花にもぐりこみます。この観察から、花の左右対称性は、動物の訪花姿勢を安定させ⾝体の特定の部位に雄しべや雌しべが触れるようにして受粉の精度を⾼めるため、さまざまな分類群で何度も独⽴に進化した、と考えられてきました。18 世紀から広く信じられてきたこの定説が、今回、誤りであることを実証しました。
本研究では、左右対称花の９割以上が、ランに代表されるような、横向きの花である点に注⽬しました。花が横向きならば、動物がいつも腹側を下に向け正⾯から花にもぐり込むのは当然であり、動物の訪花姿勢の安定化は、花の対称性ではなく向きが原因であると考えることができます。そこで、花の対称性（左右対称・⼆軸対称・放射対称）と向き（上向き・横向き・下向き）を網羅的に組み合わせた９通りの⼈⼯花で室内実験を⾏い、対称性と向きがクロマルハナバチの訪花姿勢の安定性に及ぼす影響を調べました。
すると予想通り、横向きの花では、上向きや下向きに⽐べ、ハチの訪花姿勢が劇的に安定し、⾓度のばらつきが６割も減少しました。⼀⽅、３種類の対称性のいずれも、訪花姿勢の安定化には全く寄与しませんでした。これは、被⼦植物でくり返し進化した左右対称花の適応的意義に再考を迫る、注⽬すべき研究成果です。

研究代表者筑波⼤学 ⽣命環境系
⼤橋 ⼀晴 講師

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研究の背景花の形は、中⼼を通る直線で⼆分するといつも同じ形が２つできる放射対称性や、ある⼀本の直線で⼆分したときだけ同じ形が２つできる左右対称性など、対称性を⽰すのが⼀般的です。中でも、左右対称花は放射対称花に⽐べて進化的に新しく、また、放射対称花に逆戻りする進化はほとんど⾒られないことか
ら、動物による受粉に適した、より洗練された形態であると考えられてきました。しかしながら、どのように受粉に適しているのかは、実は今でもよく分かっていません。さまざまな仮説が提唱されてきたものの、いずれにも肝⼼の実証研究が圧倒的に不⾜しているのです。
そこで今回、諸説の中で最も古くから知られる「左右対称花は花を訪れる動物の姿勢を安定させて受粉の精度を⾼める」という仮説に着⽬し、クロマルハナバチを⽤いた室内実験で検証を試みました。
研究内容と成果
本研究では特に、これまで⾒過ごされてきた「花の向き」の影響を考慮することで、動物の訪花姿勢の安定性をもたらす真の要因を特定できるよう実験を設計しました。
具体的には、花の形の対称性（左右対称・⼆軸対称・放射対称）と咲く向き（上向き・横向き・下向き）を網羅的に組み合わせた９通りの⼈⼯花をハチに訪問させ、その訪花姿勢のばらつき、つまり花の対称軸に対する体軸の⾓度の散らばり具合が、どのように変化するかを調べました（参考図）。その結果、横向きの花では、上向きや下向きの花に⽐べ、ハチの訪花姿勢の安定性が６割ほども⾼まることが分かりました。⼀⽅、花の対称性は、ハチの訪花姿勢の安定性、および、ハチが花に⽌まるのにかかる時間（⽌まりやすさ）のいずれにも、全く影響しませんでした。すなわち、今回の実験では、花の対称性の意義は⾒つからなかったことになります。
本研究の結果は、動物の訪花姿勢の安定化が、左右対称という花の形状ではなく、花を横向きに咲かせたときに⽣じる効果であったことを明確に⽰しています。これは、これまで⾒逃されてきた「花の向き」の適応的意義に光を当てる重要な発⾒です。このことは同時に、多くの被⼦植物の系統で、左右対称花がくり返し進化した理由には、他の説明が必要であることを意味しており、その点において、本研究は、左右対称花の進化にまつわる未解決の謎の存在を浮き彫りにしたと⾔えます。
今後の展開
花の形質の適応的意義を探る研究では、野外観察に基づく推測が、明確な検証がないまま広く受け⼊れられていることがしばしばあります。今後さらに、⼈⼯花を⽤いた室内実験により、さまざまな花の形質が動物との相互作⽤においてどのような効果をもたらすのか、実証的に明らかにする研究が必要です。中でも、本研究では答えることができなかった左右対称花の適応的意義については、興味深い仮説がいくつか提唱されており、それらの仮説を⼀つずつ検証するとともに、動物による受粉の精度を⾼める花の形質には「横向き」以外にどんな⼿段があるのか、について研究を進める予定です。

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参考図

図 本研究で⾏った実験の概要図
実験では、⾊画⽤紙と遠⼼チューブで作成した⼈⼯花をグリッドに固定してケージ内に設置し、クロマル
ハナバチが訪れてチューブから蜜を吸う様⼦をビデオ撮影した（左下：実験ケージ）。⼈⼯花の対称性と向きは３種類ずつ⽤意し、可能な９通りの組み合わせをすべて作成した（左上：⼈⼯花）。実験後、ビデオ動画を解析し、訪花姿勢の指標としてハチの体軸と花の対称軸との⾓度を測定した（右上：訪花姿勢の測定）。９通りの⼈⼯花それぞれについて訪花の⾓度をくり返し測定し、⾓度のばらつき具合を⽐較した（右下：実験結果）。グラフより、訪花姿勢（⾓度）のばらつきは花が横向きの場合のみ顕著に⼩さいこと、また、花の対称性は訪花姿勢のばらつきには全く影響しないことが分かる。つまり、横向きの花ではハチは腹を下側にして⽌まるため、花の対称性によらず同じ姿勢が保たれる。このことは、花を訪れる際のハチの姿勢を安定させるのは、従来⾔われてきたような左右対称な花の形状ではなく、左右対称な花の多くが持つ「横向き」という性質であることを意味する。

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⽤語解説注１） 左右対称性（bilateral symmetry）
中⼼を貫く１本の直線で⼆分すると同じ形が２つできる、という図形の性質。⼆等辺三⾓形などの左右対称な図形の場合、対称軸はたった１本に限られる。
注２） ⼆軸対称性（disymmetry）
⻑⽅形などのように、２本の対称軸を備えた図形の性質。
注３） 放射対称性（radial symmetry）
円や星型、正三⾓形などのように、３本以上の対称軸を備えた図形の性質。
研究資⾦
本研究は、科研費による研究プロジェクト（19K06834）の⼀環として実施されました。
掲載論⽂【題 名】 Effects of floral symmetry and orientation on the consistency of pollinator entry angle.
（花の対称性と向きが送粉動物の訪花姿勢の安定性におよぼす影響）【著者名】 N. Jirgal (University of Manchester) and K. Ohashi (University of Tsukuba)【掲載誌】 The Science of Nature ‒ Naturwissenschaften【掲載⽇】 2023 年 5 ⽉ 16 ⽇
【DOI】

10.1007/s00114-023-01845-w

問合わせ先【研究に関すること】
⼤橋 ⼀晴（おおはし かずはる）
筑波⼤学 ⽣命環境系 講師
URL: https://www.ohashilab.com【取材・報道に関すること】
筑波⼤学広報局
TEL: 029-853-2040
E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp

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