働きアリを女王アリに変身させるタンパク質を特定

この画像を大きなサイズで見る

　動物の脳はとても柔軟な器官で、その構造や機能を変化させることができる。その顕著な例が明らかとなった。

　インドクワガタアリは、女王アリが死ぬと、働きアリのメスたちがお互いに争い合い、その勝者が次の女王アリとなる。

　女王アリに変身した働きアリは、産卵が大きくなり、脳の一部が失われるのだが、次世代の女王アリはどのようにして決定づけられるのか？

　そこにはある1種のタンパク質が関与していることが新たな研究から明らかとなった。この研究は『Cell』（21年11月4日付）に掲載された。

アリ社会における女王アリの役割

　社会性昆虫の代表格であるアリは、はっきりと役割が区別されている。

　たとえば「女王アリ」は、巣の仲間に身の回りの世話をさせながら、もっぱら卵を産むのが役割だ。一方「働きアリ」なら、その名の通り働くことが役割で、普通なら卵を産んだりはしない。

　最近では、多摩動物公園で女王アリが死亡した後のコロニーの様子を一般公開した「滅びの展示」が行われたことが話題となった。女王アリの死後も淡々と働いていたアリたちだが、徐々に群れは衰退し終焉を迎えた。

　だが一部の種には、女王アリの死後、働きアリの中から新たな女王が誕生するタイプがいる。

　働きアリから選抜され、女王アリに昇格し、産卵能力を持った個体は「ゲーマーゲート（gamergate）」と呼ばれている。

　インドに生息する体長2.5センチほどのクワガタのようなアゴを持つ「インドクワガタアリ（Harpegnathos saltator）」も、ゲーマーゲートによりコロニーが維持されている。

この画像を大きなサイズで見る

女王アリに変身した働きアリは卵巣が拡大し脳が縮小する

　インドクワガタアリのコロニーでは、女王アリが死亡すると、次世代女王をめぐって後継者争いが勃発する。メスの働きアリの大半が1か月以上もお互いに攻撃しあい、最後まで耐え抜いた働きアリが女王アリに昇格するのだ。

　米ペンシルベニア大学のロバート・ボナシオ氏は、「ゲーマーゲートは、女王アリの社会的役割を奪った働きアリです」と説明する。

　ゲーマーゲートの外見はほとんど働きアリと変わらない。しかし次世代の女王アリに選ばれし働きアリの体は大きく変化する。

　卵巣が大きくなり、脳の容積が2割程度小さくなる。これは繁殖行動に専念する為、脳に費やすエネルギーを縮小して卵巣を拡大させる為と考えられている。

この画像を大きなサイズで見る

女王アリに変身する働きアリは何が違うのか？

　過酷な戦いを勝ち抜き、女王アリとなった働きアリたちは、負けていったアリたちと何が違うのか？

　この謎を解くために、ボナシオ氏らはインドクワガタアリの脳から生きたままの神経細胞を採取し、これを培養しながら変身を引き起こす分子メカニズムを探った。

　その結果、働きアリとゲーマーゲートでは、2種類のホルモン（「幼若ホルモン」と「エクジソン」）の濃度に差があることが明らかになった。

　どうも、この差によって、脳内で活性化する遺伝子のパターンに違いが生まれているようなのだ。

1つのタンパク質が活性化することで女王化

　2つのホルモンは、「Kr-h1」というたった1つのタンパク質を活性化させることで、神経細胞に影響を与えていた。

　これはボナシオ氏にとって予想外だったという。というのも、彼の考えでは、働きアリとゲーマーゲートにはそれぞれ専用のスイッチがあるはずだったからだ。

　ところが実際には、たった1つのタンパク質がどちらのアリの中でもスイッチとして機能していたのである。

　Kr-h1が、クラスチェンジを起こす唯一のスイッチとは限らない。それでも「両クラスで機能するタンパク質が見つかったのは、興味深いことです」と、ボナシオ氏は語る。

　この発見を人間などの動物にそのまま当てはめるのは難しいが、脳の構造や機能の変化のメカニズムについて理解を深めるヒントになるとのことだ。

　「哺乳類の脳でも、アリのようなホルモンやタンパク質が見つかれば、スゴイことですね。」

　戦国時代、下剋上で台頭していった戦国武将たちや、カリスマ的存在となった人物も、実は何らかのタンパク質が関与している可能性もなきにしもあらずなのか？

References:Single molecule controls unusual ants’ switch from worker to queen-like status / written by hiroching / edited by parumo

• #脳
• #変化
• #タンパク質