日の長さで子の雌雄を産み分けるミジンコ、その仕組みの一端を宇大が解明

画像提供：マイナビニュース

宇都宮大学(宇大)は4月8日、日の長さで子どもの性が変化するという「環境依存型性決定」を行うミジンコにおいて、その制御に、生物の振る舞いに内因性の24時間のリズムをもたらす仕組みである概日時計が関与することを証明したと発表した。

同成果は、宇大 バイオサイエンス教育研究センターの阿部潮音大学院生(研究当時)、同・高畑佑伍大学院生、同・宮川一志准教授らの研究チームによるもの。詳細は、「Current Biology」に掲載された。

ミジンコは水棲の微小な甲殻類のことで、プランクトンの一種である。その生殖の方式は単為生殖と有性生殖の2種類を備えており、季節によって使い分けている。暖かくてエサも豊富な春から夏にかけては、メスは単為生殖で自分のクローンである同じ遺伝子を持った娘を産む。一方で秋になると、一部のミジンコはオスを産生し、そのオスがメスと交尾を行う。有性生殖で得られた卵は低温や乾燥に強い休眠卵となり、この状態で厳しい冬を乗り越えるのである。

オスを産む際にミジンコは、水温の低下やエサの減少、個体密度の上昇といったさまざまな環境情報を感じ取って「秋」を認識するが、中でも特に重要な情報が一日における昼と夜の長さである「日長」だという。ミジンコは昼が長い長日だとメスを産み、反対に夜が長い短日だとオスを産むことが確認されている。同じ場所・同じ日付であっても、気温(水温)などは毎年同じとは限らない。それに対し、日長に年ごとの変化はほとんどないことから、生物が季節を認識する上で最も信頼性の高い情報といえる。しかし、ミジンコがどのようなメカニズムで日長を感受し、オスとメスを産み分けているのかはまったくわかっていなかったとする。

生物の多くは、睡眠に代表されるように、地球のほぼ24時間の自転周期の環境変化に同調したリズムを有することが多い。24時間のリズムは、昼夜の気温差などの環境変化に直接応答しているのではなく、生物が備える「概日時計」が刻むリズム(概日リズム)を利用して作り出されている。また概日時計は日長の認識にも重要であると考えられており、昆虫類の季節性の繁殖や休眠に関与していることなどが明らかにされている。そこで今回の研究では、ミジンコをさまざまな条件で飼育したり、遺伝子を破壊したりするなどして、オスを産生するのかしないのかなどを確かめることにしたという。

今回の研究では、まず昼夜の時間の割合は短日と同じ(昼10時間:夜14時間)だが、概日時計の時刻の12時付近に昼の時間を差し込んだ条件でミジンコが飼育されたところ、昼夜の長さは短日と同じであってもメスが産生されたという。