カメムシ共生の進化メカニズムを解明した新たな研究成果

はじめに

国立研究開発法人産業技術総合研究所の研究チームが、カメムシと大腸菌の共生進化に関する新たな知見を発表しました。この研究では、具体的にトリプトファン分解酵素という遺伝子の機能喪失が、どのようにして大腸菌をカメムシの共生細菌化へと導くのかが明らかになりました。

研究の背景

近年の環境問題や生物多様性の重要性が増す中で、病原菌や害虫の影響を抑えるための研究が進んでいます。特にカメムシは農業において大きな脅威とされ、その生存に重要な役割を果たす共生細菌の研究は、持続可能な農業を考える上で重要です。

トリプトファン分解酵素とカメムシ

この研究では、トリプトファン分解酵素が機能しないことで、カメムシにおける腸内の環境が大きく変化することが示されました。具体的には、トリプトファンの濃度の上昇とその代謝産物であるインドールの低下が、カメムシの育成環境を改善することが明らかになりました。これにより、大腸菌がカメムシ内で生存し成長する共生細菌へと進化するというプロセスが示唆されています。

研究の方法と発見

研究チームは、カメムシに感染させた大腸菌のゲノムを比較し、トリプトファン分解酵素遺伝子の発現量が有意に低下していることを発見しました。さらに、この遺伝子を欠失させた大腸菌を使うことで、カメムシの羽化率が高まり、トリプトファンの体内濃度も向上したことが確認されました。このデータは、トリプトファン分解酵素の機能喪失が共生に寄与する可能性を示しています。

自然界における共生の重要性

また、自然界に存在する多様なカメムシ類の共生細菌のゲノム調査を通じて、それらに共通してトリプトファン分解酵素遺伝子が失われていることが分かりました。これにより、カメムシにおける共生進化が単一の突然変異で達成可能であることが示され、その分子機構が解明される重要な成果が得られました。

結論と今後の展望

今回の研究では、共生の進化という非常に複雑な過程が、意外にも単純な遺伝子の変化によって促進され得ることが示されました。共生による新たな生物機能の解明は、今後の生物学的研究や農業への応用に大きな影響を与えると考えられます。

この研究成果は、2026年2月27日に国際学術誌「Nature Microbiology」に掲載される予定です。私たちは、この重要な知見が共生の基盤理解を深め、持続可能な未来に向けた新たなアプローチにつながることを期待しています。