2022 年 10 ⽉ 13 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学

菅平⾼原のカオジロショウジョウバエ姉妹種群は⽣息地や発⽣のピークを少しずらして共存する近縁種は共存が難しいと⾔われています。⽣態や繁殖⾏動が似ているため、資源をめぐる競争や繁殖⼲渉が起こりやすいからです。しかし、同じ場所で複数の近縁種を⾒ることは少なくありません。どのようにして競争や繁殖⼲渉を避けて、同じ場所に⽣息しているのでしょうか？
カオジロショウジョウバエには４種類の極めて近縁な姉妹種群が存在し、筑波⼤学⼭岳科学センタ
ー・菅平⾼原実験所のフィールドには、このうち３種類が分布します。これらは、外⾒は似ているものの、交尾器により判別が可能です。また、このフィールドには、半⾃然草原、アカマツが優先する若い森、ミズナラが優占する成熟した森など異なる環境が隣接して存在しています。
本研究チームは、菅平⾼原実験所のフィールドのこのような特性を⽣かし、本姉妹種群の⽣息状況を調べて、近縁種の共存メカニズムに迫りました。
このフィールドでは、ヤマカオジロショウジョウバエとノハラカオジロショウジョウバエの 2 種が優占種でした。ヤマカオジロショウジョウバエは若い森に多く、ノハラカオジロショウジョウバエは半⾃然草原に多い傾向がみられ、発⽣ピークを迎える時期にもわずかな違いがみられました。これにより、⽣息地利⽤パターンや季節消⻑のちょっとした違いで２種間の接触はある程度抑えられ、同じ場所での⽣息が可能になっていると考えられました。しかし、同時期、同地点から 2 種が⾒つかることもありました。また、極少数ではあるものの、交尾器に異常のある雄がみつかりました。そのため、2 種の接触は完全には避けられておらず、雑種形成が起こっている可能性も浮上しました。
今後は、⽣態だけでなく、遺伝⼦⾯でも研究を進めることにより、本姉妹種群における種の分化機構や維持機構の解明に取り組みます。

研究代表者
筑波⼤学⽣命環境系
佐藤 幸恵 助教
筑波⼤学理⼯情報⽣命学術院⽣命地球科学研究群⽣物学学位プログラム
⼩沼 萌 後期課程3年1研究の背景
近縁な種は⽣態が似ているため、共通の資源をめぐって競争注１）する傾向にあります。また、繁殖⾏動も似ているため、他種の存在により繁殖活動が⼲渉され、正常な繁殖ができなくなることがあります。そのため、近縁種の間では共存が難しいと古くから⾔われてきました。しかし、同じ場所で、複数の近縁種を観察することは少なくありません。どのようにして競争や繁殖⼲渉注２）を避けて、同じ場所や地域に⽣息しているのでしょうか？
カオジロショウジョウバエ、ヤマカオジロショウジョウバエ、ノハラカオジロショウジョウバエ、キタ
カオジロショウジョウアエの４種は、外部形態は⾮常に似ているものの、交尾器の形態により判別可能な近縁種です。4 種をまとめて、カオジロショウジョウバエ姉妹種群とよばれています。いずれも⽇本に広く分布し、中でも、キタカオジロショウジョウバエ以外の 3 種は、分布域が⼤きく重なっています。カオジロショウジョウバエ姉妹種群は、⻑野県上⽥市の標⾼ 1300m の場所に位置する筑波⼤学⼭岳科学セン
ター・菅平⾼原実験所のフィールドでも⽣息が確認されています。
このフィールドは、毎年秋に⾏われる刈り取りにより維持されている半⾃然草原、刈り取りをやめて形成されたアカマツが優先する若い森、ミズナラが優占する成熟した森からなります（図１）。このように異なる環境が隣接していることから、このフィールドはカオジロショウジョウバエ姉妹種群の季節に応じた⽣息地利⽤パターンを調べるうえで、⾮常に魅⼒的な場所です。そこで、本研究チームは、このフィールドの特性を⽣かして定期的な発⽣状況の調査を⾏い、菅平⾼原のカオジロショウジョウバエ姉妹種群における共存メカニズムに迫りました。
研究内容と成果
筑波⼤学⼭岳科学センター・菅平⾼原実験所の半⾃然草原、若い森、成熟した森にバナナトラップ注３）をそれぞれ 4 カ所ずつ設置し、2014 年 7 ⽉から同 10 ⽉初めにかけて、週ごとにショウジョウバエの採集を⾏いました。その結果、カオジロショウジョウバエが 10 匹、ヤマカオジロショウジョウバエが 370匹、ノハラカオジロショウジョウバエが 406 匹採集されました。菅平⾼原実験所のフィールドでは、ヤマカオジロショウジョウバエとノハラカオジロショウジョウバエの 2 種が優占だということです。また、ヤマカオジロショウジョウバエは若い森から、ノハラカオジロショウジョウバエは半⾃然草原から採集されることが多い傾向がみられ、2 種の間で⽣息地利⽤パターンに違いがみられました（図２）。そして、採集された個体数は、どちらの種も 7 ⽉と 8 ⽉の 2 回にわたってピークを迎えていたものの、そのピークに達する時期には 2 種の間で 1〜2 週間の違いがみられました（図２）。そのため、これら 2 種はどちらも菅平⾼原実験所のフィールドに⽣息するものの、⽣息地利⽤パターンと発⽣時期のちょっとした違いにより、種間での接触がある程度抑えられ、2 種の⽣息が可能になっていると考えられました。
しかし、同じ時期に同じトラップから両種が採集されることもあり、特に半⾃然草原では、約 50%のトラップから両種が⾒つかりました。特に、ノハラカオジロショウジョウバエの雌は、ヤマカオジロショウジョウバエの雌より、異種の雄と⼀緒に採集される頻度が⾼い傾向にありました。本研究では、種を同定する際、交尾器の形態を確認しましたが、ノハラカオジロショウジョウバエでは、雄 276 匹中 4 匹で、交尾器の異常がみられました。ヤマカオジロショウジョウバエにおいても、雄 180 匹の中 1 匹で、交尾器の異常が確認されました（図３）。交尾器の異常の原因としては、発育不全などさまざまな要因が考えられます。しかし、これら 2 種の間の⽣殖的隔離注４）は不完全であり、雑種形成が可能であることから、交雑や遺伝⼦浸透注５）が原因で交尾器に異常が⽣じたのかもしれません。

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今後の展開本研究チームは、菅平⾼原実験所のフィールドに⽣息するカオジロショウジョウバエ姉妹種群を対象に、⽣態だけでなく、種間での遺伝⼦浸透の状況の調査など、遺伝⼦⾯でも研究を進めることで、どのようにしてこれら近縁種が⽣まれ、どのようなメカニズムのもと、駆逐されることなく維持されているのか解明することを⽬指してます。
参考図

図１ 筑波⼤学⼭岳科学センター・菅平⾼原実験所のフィールドの⿃瞰図

図２ 菅平⾼原実験所のフィールドにおけるヤマカオジロショウジョウバエ(A)とノハラカオジロショウジョウバエ(B)の季節消⻑。雄の複眼の間に⽩く反射する領域があり、顔が⽩く⾒えることが和名の由来になっている。
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図３

菅平⾼原実験所のフィールドで採集されたヤマカオジロショウジョウバエ (A)とノハラカオジロショウジョウバエ(B, C)の雄の交尾器。正常な雄の交尾器では、ヤマカオジロショウジョウバエでは剛⽑が⽣え（A の⽮印）、ノハラカオジロショウジョウバエでは剛⽑が⽣えない（B）。しかし、本研究では、ヤマカオジロショウジョウバエとも異なる場所から剛⽑が⽣えている交尾器(C の⽮印)をもつノハラカ
オジロショウジョウバエの雄が⾒つかっている。
⽤語解説
注１）

競争

⽣息場所や⾷糧、配偶相⼿など、資源をめぐって争うこと。
注２）

繁殖⼲渉

異種との繁殖に関わる相互作⽤により、繁殖活動に負の影響を受けること。異種の雄から交尾を迫られることにより、同種の雄との交尾⾏動が阻害され、正常な繁殖ができなくなるなどの例がある。
注３）

バナナトラップ

バナナを餌にショウジョウバエなどの動物を誘引するトラップ。ショウジョウバエを対象とした調査
では頻繁に使われている。
注４）

⽣殖的隔離

交雑可能であった集団が、同じ場所に⽣息していても互いに交雑できなくなること。
注５）

遺伝⼦浸透

交雑や、交雑で⽣まれた雑種が親種と交雑を繰り返すことにより、種をこえて遺伝⼦が⽔平伝搬すること。
研究資⾦
本研究は、
「ナチュラルヒストリーに根ざした森と草原の⽣物多様性教育拠点」（平成 25 年度〜平成 29
年度、⽂部科学省教育関係共同利⽤拠点 筑波⼤学菅平⾼原実験センター（現 ⼭岳科学センター菅平⾼原実験所））、および次世代研究者挑戦的研究プログラム（JPMJSP2124）の⽀援を受けました。

4掲載論⽂【題名】Habitat and seasonal change differ among closely related species in the Drosophila auraria
species complex (Diptera: Drosophilidae)（カオジロショウジョウバエ姉妹種群の近縁種間では⽣息地と季節消⻑が異なる）【著者名】 Onuma M, Sato Y, Sawamura K【掲載誌】 Applied Entomology and Zoology【掲載⽇】 2022 年 10 ⽉６⽇【DOI】

1007/s13355-022-00801-w

問合わせ先【研究に関すること】
佐藤 幸恵（さとう ゆきえ）
筑波⼤学 ⽣命環境系／⼭岳科学センター 助教
URL: https://trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000003604【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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