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性転換魚類のサイズ有利性説はどこまで拡張できる?【生物学】

Posted on: 7月 4, 2011


Red Tailed Wrasse / USFWS Pacific
クリエイティブ・コモンズ 表示 2.1

大学院の講義で、性転換をする魚類の話を聞いてきた。

魚類では、オス⇢メス、メス⇢オス、オス⇔メスというように生涯で性が変わるパターンが多く見られる。身近な魚では、クロダイが成長にともなってオスからメスに性転換する。こうした現象は、サンゴ礁に分布するスズメダイやベラに多く見られるので、それらを対象によく研究されてきた。

行動学の話題が多い研究材料だけど、今回の講義内容は完全に発生学、生殖腺が性転換のときに形態的にどう変わって精巣や卵巣へ分化するか、また性ホルモンがそこへどのように関わるかといった生理的メカニズムの解説が中心だった。

性転換を引き起こす直接の原因は、女性ホルモンのエストロゲンを合成するアロマターゼという酵素らしい。この酵素のオン・オフが雌雄の切り替えスイッチになる。
面白いのは、まわりの他個体とのサイズ差という視覚刺激が、脳下垂体を介してこのアロマターゼの分泌を制御しているという点だ。脳を介したシグナル伝達経路は完全に解明されてないらしいけど、組織レベルの生理学と生態学が結びついてくる内容でわくわくしながら話を聞いた。

Estradiol

エストロゲンの一種、エストラヂオールの化学構造式

というのも生態学では、個体間のサイズの違いとそれにより生じる雌雄での繁殖成功の違いが、性転換の進化における重要なキーだと考えてきたからだ。
性転換は個体の遺伝的なコピーを増やすのにどのように役立つか?という問いを考えたとき、有効な理論として考えられ、検証されてきたのが、サイズ有利性説 size advantage model である。

性転換魚類の研究で有名な桑村哲生さんの本、『性転換する魚たち -サンゴ礁の海から-』に多数の事例と共に書いているが、例えば一夫多妻のハレムを形成するベラの仲間では、体の大きなオスが多数のメスを独占する(= 小さなオスが繁殖に参加するのは難しい)。そこで体サイズが小さい間は、確実に繁殖へ参加できるメスが適応的になる。一方、ハレムを持てるほど大きなサイズに育つことができたら、オスとしてメスを独占した方が適応的になる。このように繁殖成功を最大化できる性が、サイズによって異なる状況がある場合、性転換が進化する。

哺乳類を始めとした多くの陸上動物で性転換が見られないのは、外性器のような生殖器まで変化させるコストが大きすぎるためと考えられている。

ところで、サイズ有利性説の肝は「サイズに応じて有利な性が変わってくる」という点にある。これは性転換する魚類の戦略をうまく説明できたが、他の動物にも当てはまりそうな状況があるんじゃなかろーか。例えば、好適な環境下ではメスを産んで、成長が制約される環境下ではオスを産むというような性の産み分けや性比調節にも応用できる場面があるのではないだろうか。何か当てはまりそうな事例がないかと思っていたところ、ゼミでタイムリーに論文が紹介された。

Niveoscincus ocellatus / Nuytsia@Tas
クリエイティブ・コモンズ 表示・商用不可 2.0

Climate-driven population divergence in sex-determining systems
Ido Pen, Tobias Uller, Barbara Feldmeyer, Anna Harts, Geoffrey M. While & Erik Wapstra

この論文で扱われている卵胎生のトカゲは、気温が高い時期はメスになり、気温の低い時期はオスになるという温度性決定を行う。気温の高い繁殖シーズンの開始期にメスを産むことで、繁殖開始齢になるまでに成長する期間が長くとれるので、抱卵率が高くなるらしい。サイズ有利性説の予想と一致する?

と思っていたけど、いま論文の要旨を読み直していたら、メスのサイズと繁殖成功との関係がちょっと曖昧。うーん、詰めが甘かったな、紹介された論文は手元に落として確認してみないとダメだなあ。自宅なので、Nature の記事はダウンロードできないし・・・明日にでも内容を確認して追記しようと思います。きちんと当てはまるようなら面白いけど。

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