植物の中には､生き延びる仕組みとして､草食生物を遠ざける毒性物質や抑制物質をつくって身を守るものも多い｡また､昆虫の中には進化の過程で宿主植物の防御化合物に適応し､植物の防御機能をかいくぐることに成功したものもたくさんいる｡ところが､植物も負けずにその防御系をさらに適応させ､敵に対する防御機能を強化し､昆虫の適応進化に対抗するようになってきた｡生物学者はこれを植物と昆虫の間の｢進化の軍備競争｣と呼んでいる｡
多種の昆虫が植物害虫であり､｢単食性･狭食性｣と｢広食性｣とに分けることができる｡広食性昆虫は何種類もの植物を食べることができるが､単食性･狭食性昆虫は単一または少数のごく近い種の植物しか食べることができない｡この新研究で分析された蛾の一種､Heliothis subflexaは､そのようなただ一種の宿主植物しか食べない単食性昆虫である｡
研究チームは､単食性のHeliothis subflexaと広食性のHeliothis virescensという2種の蛾の相対的体重増加､生存率､免疫状態に対するウィタノリドの効果を測定比較した｡以前の研究から､単食性の蛾は､非常に近い種ながら広食性の蛾と比べると免疫反応が弱いことが突き止められている｡
この研究を指導したMax Planck Institute for Chemical EcologyのHanna M. Heidel-Fischer, Ph.D.は､｢ウィタノリドには､Heliothis subflexaだけに幼虫の成長や免疫系活動を高めるという効果があるが､近い種のHeliothis virescensにはそのような効果が見られなかったので､私達も驚いた｣と述べている｡
この研究論文は､2016年8月26日付Nature Communicationsオンライン版に掲載され､｢Immune Modulation Enables a Specialist Insect to Benefit from Antibacterial Withanolides in Its Host Plant (免疫調節で単食性昆虫が宿主植物の抗菌性ウィタノリドの恩恵を受ける)｣の表題でオープン･アクセス論文として収録されている｡さらに､Department of Entomologyの研究チームは､ウィタノリドは､単食性蛾を病原菌Bacillus thuringiensis感染性の成長不全から守る効果があったが､広食性蛾には効果がなかった｡共同著者のHeiko Vogel. Ph.D.は､｢Heliothis subflexaの幼虫は､理論的にPhysalisの実から2つの利益を受けることができる｡まず､ウィタノリドの抗菌性と免疫刺激作用だ｡次に､Physalisの実は外敵を寄せつけない空間をつくる萼に覆われている｣と述べている｡
PHYSALIS: 有望な特性を持つ植物
Physalis属の植物は､｢ground cherry (ホオズキ)｣とも呼ばれ､インドや中東では薬草として用いられてきた｡Physalis属植物が薬用として重要なのはウィタノリドと呼ばれるステロイド･ラクトンが含まれているからである｡ウィタノリドは抗がん性､抗炎症性､アポトーシス効果を示している｡しかし､Physalis属植物のウィタノリドの本来の役割は草食生物から身を守ることにある｡
ウィタノリドは､昆虫の免疫抑制作用と同時に摂食阻害作用を持つことが突き止められている｡このような作用は､ウィタノリドと､昆虫の体細胞の信号伝達経路との相互作用によるものと考えられる｡たとえば､過去の研究で､ウィタノリドは非適応型の昆虫の成長に大きな影響を与え､摂食阻害や免疫抑制を引き起こすこと､さらに脱皮障害を引き起こす可能性が突き止められている｡
Physalis植物を食べて中毒しない昆虫種はほとんど知られておらず､草食昆虫に対するウィタノリドのこのような毒性は適応すればむしろ利益になると考えられる｡
HELIOTHIS SUBFLEXA: PHYSALIS単食性昆虫
Heliothis subflexaの幼虫は､何よりもPhysalis植物を食べる能力で知られているのではないか｡Physalis属には､cape gooseberry (シマホオズキ) やtomatillo (オオブドウホオズキ) など人間が好んで食べる種もある｡Heliothis subflexa に近いHeliothis virescensという蛾の種は､少なくとも14科の植物を食べる広食性昆虫だが､Physalis属だけは食べない｡ところが､Heliothis subflexaの幼虫はPhysalis植物の実しか食べず､しかもHeliothis属の中でもPhysalis植物を食べるのはこの種だけである｡Physalis植物の実は､｢ちょうちん｣と呼ばれる薄い壁が膨らんだような萼に包まれている｡このちょうちんが､Physalisの実を食べるHeliothis subflexaの幼虫にとっては敵の来ない空間を提供しているということが以前の研究で突き止められている｡
ところが､この研究が行われるまで､単食性のHeliothis subflexaに対するウィタノリドの影響についてはまったく研究が行われていなかった｡ウィタノリドの免疫抑制特性は知られており､それを念頭において､研究チームは生態学的免疫学の見地からHeliothis subflexaのPhysalis単食性を調べた｡論文の第一著者､Andrea Barthel, Ph,D.は､｢生態学的免疫学とは従来の免疫学と生態学的視点を総合し､自然環境における病原体に対する防御機能の負担と利益について､また､免疫系が自然淘汰を通じて形成される過程について評価するものだ｣と述べている｡
今後の研究では､単食性蛾が植物の防御機能を出し抜く仕組みに焦点を当てることになるだろう｡さらに､単食性昆虫の腸内だけでなく､植物表面の細菌群に対するウィタノリドの効果を明らかにするための研究も計画されている｡
写真：単食性Heliothis subflexaの幼虫がPhysalisの萼をはい上る姿｡このPhysalisは｢ground cherry (ほおずき)｣と呼ばれている｡この幼虫がいったん萼内に入り込むと､萼の中にある実が幼虫にとって敵から身を守るための申し分のない避難所になる｡さらに､実には抗菌特性を持ち､幼虫の免疫系を促進するウィタノリドが含まれている｡
■原著へのリンクは英語版をご覧ください: Specialist Moth Takes Advantage of Defensive Compounds in Physalis Fruits
