自然科学のとびら

第 5巻 第 3号

1999年 8月 15日発行

昆虫の帥はなぜ6本カワ麹はなぜ4枚 か ? 東 城 幸 治 ( 筑 波 大 大 学 院 外 来 研 究 員 )に変遷してきた、ということです。それぞおかずの野菜もそうですから、やはり植嫌がられでもしまう、たいへん身近な生れ、もう少し詳しく述べてみます。

物が最も身近でしょうか? その 一 方

きものの「毘虫」ですが、 「その昆虫とはどのような生きもの ?
Jと聞かれたら、み毘虫の脚はハエなどもいるでしょうし、植物につく子どもの時から親しまれ、また時にはで、昆虫はどうで、しようか? 家の周辺になさんはどのように答えますか? たい

先に、原始的な昆虫では胸部 3節 (6アブラムシ、そして夜には窓の明かりにていの方は「体は零評‑胸部;車部と 3つの部分に分かれ、脚は 6本、麹が 4枚の本)の他に、腹部にも脚をもっととを述べ何か昆虫がやって来てはいませんか?

ましたが、実は、昆虫は頭部にも脚をもこのように植物に負けじと見虫たちも動物」と答えるでしょうか。まさに、その通つのです。クワガタムシのはさみ、バッタよく目につく生きものですが、それもそのり! とのように回答できたら素晴らしいの触角、チョウのストロー状の口などは、はず、昆虫は全ての動物種の約 3/4を占です。でも、そのような体のっくり(難しいずれも脚と相同なもの(起源は同じ)めているのです。さらに、熱帯地方など

い言い方をすれば「体制 J)はどのようにしてできてきたので、しようか? はじめかなのです。にはまだ名前のついていない昆虫がたらそのような体制となるべく進化 してきような多足類的な格好をしていたようでくさんおり、今後、昆虫の種類はどんどん増えていくことで、しょう。種類の数に、注目たのでしょうか? それともたくさんの試す。そのような祖先から、長い進化 の過すれば、昆虫は、まさに大繁栄した動物行錯誤のたまものなのでしょうか? そ程で、頭部・胸部・腹部がそれぞれの機なのです。先に、昆虫の中には、もともとのヒントは、原始的な昆虫のグループ。に能に応じてより明瞭に分化し(働きの分遡を持たないグループもあると述べまし関されているようです。先に、「昆虫には業化)、頭部の時些歩くための脚から食べるための脚(顎)や感覚器官(触角)たが(無題昆虫類とも u予ばれます)、 一方の麹をもっグループは有麹昆虫類とへと形を変えたようです。また、胸部は呼ばれ、 ζ ちらはたいへん多くの種からゅうしこんち う4枚の遡がある」 ζ とを述べましたが、実は、原始的な昆虫の中には、題を持たないグループ。
もあるのです。とれらは昆虫

昆虫の祖先は、現在のムカデなどのむしこんちゅう移動の役割を担うこととなり、胸部 3節 (6なります。乙の有麹昆虫類が、昆虫種の本)の脚が歩脚として発達(さらには麹99.9%以上を占めると言 いますから、昆虫の大繁栄の鍵は、麹の獲得に隠され類・コムシ類 ・イシノミ類 ・シミ類の昆虫を獲得し、より 一層、胸部が移動機能を担うこととなります)、その 一方で、、生殖は、麹を持たず、もちろん飛ぶことはでき機能などを担 った腹部においては、脚で大繁栄できたのが昆虫であると言っらしくないせいか、あまり一般には知られていませんが、カマアシムシ類・トピムシているようです。飛べるようになった乙とません。一方では、ノミ類 ・シラミ類などのは退化していったようで、す。つまり、昆虫ても過言 ではないほど、麹は重要な構ように、 二次的に麹を退化させてしまっは、体の各部分がそれぞれの機能的特造なのです。

たグループもありますが、先に挙げた原徴をもつように(スペシャリスト的に)進化

では、昆虫の遡はどのようにしてでき始的な昆虫類ははじめから麹をもたなした究極の生きものと言えるかもしれまてきたのでしょう? 先にも述べましたよいのです。そして、これらの原始的な昆せん(図1)。

うに、麹の獲得は、昆虫の進化においてたいへん重要なテーマですので、乙れ虫類には、なんとその腹部にも脚がある(つまり 6本以上の脚をもっ!!)のです。

までも多くの研究者により様々な考察が昆虫の姐なんだか話が複雑になってしまいま

皆さんが最もよく目にする生きものはしたか? 要約すると、昆虫の中でも、脚なんですか? 家の中にはお花が飾ら

は「たくさん→ 6本Jに、遡は「なし→ 4枚」

れ、あるいは鉢植えの植物があったり、なされてきました 。その中でも最も代表的な考えを以下に紹介します。
有遡昆虫類のうち、最も原始的なグループと考えられているのが、カゲロウ類やトンボ類、そしてカワゲラ類です。これらは、いずれも幼虫時代を水中で過ごす水生昆虫であることから、有麹昆虫類は水生昆虫から生じたものと考えられています。また、化石昆虫のデータから、乙れら原始的水生昆虫類の祖先が、水図1 昆虫の進化と体制の変遷

各体節に脚をもったq

中で 吹既に用いていた胸部 ・腹部のエラ(気管鰐)のうち、胸部のエラを、成虫の陸上への進出において、麹へと形多足類様の祖先かを変えていったものと考えられていまら頭‑胸‑腹部がそれぞれの機能に応じ特殊化したと思われす。一方、腹部のエラは陸上生活する成る(町田原図を改変).

「盟のエラ(気管鯨)起源説」とでも呼んでおくとしましょう。

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8虫にとっては不要となり退化したのだろうと考えられています。このような考えを自然科学のとびら第 5巻第 3号

1999年 8月 15日発行

これまで述べてきましたような興昧から、私は最も原始的な有麹昆虫類であるカゲロウ類を対象に、昆虫の進化や体制の変遷について研究してきましたが、カゲロウ類のある 一群(ヒメカゲロウ科)には、腹部にも脚を残す、つまり、より原始的な特徴を残しているカゲロウ類の存在を突きとめることができました 。さらに、その中でも、 ミットゲヒメカゲロウ属カゲロウは、その腹部の脚を成虫になっても残すことを明らかとしました 。このことは、昆虫の脚や麹が、それぞれ 6本、4枚になるように、他の体節では抑制的にコントロールされているとする
図2 原始的有麹昆虫であるカゲロウ類の脹発生過程(走査型電子顕微鏡写真. 左:全形、右 :遺伝子レ ベルの考えにもよく 一致す

頭部・前胸の拡大)• 頭部の脚(付属肢触角 ・大顎(おおあご)・小顎にあご).
下唇(かしん))も胸部の脚も、その形成初期は極めてよく似る.

るもので、最も原始的な有麹昆虫類であるカゲロウ類の中に、脚を 6本より多くもつグループがあっても特別お毘虫の進化、体制の変遷の解明
カゲロウ類からのアプローチ
昆虫の進化と、それに伴う体制の変題形成のプログラムは少しずつ解明さかしなととではありません。また、これつつありますが、その結果として現生の昆虫で 2対・ 4枚形成されることとなっ部の脚と麹との関係、腹部の脚とエラのようなカゲロウの発見によって、胸遷のうち、頭部の「脚→顎や触角 」へのた姐は、一体、もともとどのような構造に(気管偲)との関係の比較(位置相同性変遷は、現生の昆虫類の形態学、あるい起源するので、しょうか? この点に関しに基づく議論)が可能となり、現生のは発生学的な研究により説明がつきそては未だ明らかとはな っておりません。

昆虫での麹とエラとの相同性の厳密うです(図 2)。

先に、麹のエラ(気管鯉)起源の説を紹な検証が可能となりそうです(図 3)。

また、歩脚がどうして胸部の 3節 ・6本介しましたが、この考えは化石昆虫に基今後は、このカゲロウ類を用いて、となったのか(どうして腹部の脚は退化づく古生物学的なものであり、想像の域その脚や遡やエラ(気管関)の形成(発したのか)は、分子生物学的なアプローを脱しきれではおりませんし、現生する生)過程、それに基づく題とエラの相チによる検証もなされつつあります。現昆虫において、題とエラの相向性の検生の昆虫の中で、腹部にも脚をもっ原証の上で最も有力なマーカーとなる脚同性の検証をしていこうと計画してp ます。

始的グループ (pわゆる無麹昆虫類)

は、有麹昆虫類の腹部では完全に退化常識でさえあるかのようによく知らと、完全に腹部の脚を退化させたグルーしていますので、脚と遡の関係は比較・れている 「脚は 6本、麹は 4枚」というプ(有麹昆虫類)聞での、遺伝子発現の検討できても、脚とエラとの関係がどの見虫の特徴ですが、その裏にはと って比較から、腹部においては脚の形成がようなものであるのかは検証できないのも重要な進化的な問題や謎が隠されて抑えられるような遺伝子があることが知です。

いるのです。

られてきました。つまり、見虫の脚の「たくさん→6本」の変遷が遺伝子レベルで確かめられつつあるのです。
では、遡の獲得に関してはどうでしょうか? もちろん、遺伝子レベルでのアブローチも進んでいますが、脚ほど明確にはなっていないようです。しかし、胸部の 2節以外の体節では、脚同様に麹の形成も抑えられてしまうような遺伝子の存在が強く示唆されており、その遺伝子がうまく機能しない場合(突然変異)には、遡が 6枚形成される例も既に確かめられています。また、古生代には 6枚麹の昆虫がいたことも 化石から明らかとなっております。このように、抑制的にコントロールされているであろうことなど、

図3 ミットゲヒメカゲロウ属の一種(幼虫). 胸部 3対の脚の他に、腹部にも脚が存在する(矢印).

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