希少で象徴的なアタラ蝶は、翼の対称性の古代のパターンを保持しています

蝶に関しては、自然には無尽蔵のインスピレーションが溢れているようです。 18,000 種を超える種類があり、それぞれが独自の幾何学模様と色の組み合わせを持つ蝶は、まるでプリズムと交差する太陽光線を模倣しようと最善を尽くしているかのように見えます。

ジャーナル「Tropical Lepidoptera Research」に掲載された新しい研究は、この驚くべき変異をより焦点を絞った視点に置くのに役立ちます。 この結果は、チョウの翅の多様性は、結局のところ、時の試練に耐えてきた古代のレシピのほんの数個の単純な材料に集約されることを示唆する、増え続ける一連の証拠と一致している。

フロリダ自然史博物館のマクガイア鱗翅目生物多様性センターのコレクションコーディネーターで、筆頭著者であるアンドレイ・ソウラコフ氏は、「進化は単なる変化を意味するわけではない」と語った。 「成功したデザインに出会うと、それは時には何億年も残り続けるのです。」

ソウラコフ氏は、1920年代に最初に開拓された理論、つまり蝶の羽のパターンが同心円状に配置された別個の帯の内部および周囲に組織化されているという理論を特に検証したいと考えた。

タテハチョウの基本計画と呼ばれるこの理想的な青写真によると、各蝶の眼点、山形、縞模様のモザイクは、これらの対称システムの 1 つ、またはそれらの組み合わせから派生しています。

「蝶の羽は、統一された構成というよりも、異なる対称システムに属する羽のパターン要素によって作成されたコラージュに似ています」とソウラコフ氏は言う。

フロリダ博物館 写真提供: Zachary Randall

数十年にわたる研究により、多くの蝶の種がこの基本的な設計図に従っていることが確認されていますが、研究のほとんどは、これらのシステムが最初に発見された単一の科、タテハチョウ科にのみ焦点を当ててきました。 タテハ科とその近縁種であるシジミ科は、9,000万年前に別れました。 この長い期間は、シジミ亜科や他のグループに、古代の原型に固執するのではなく、羽を着色するための独自のシステムを開発する十分な機会を与えたでしょう。

「タテハ科の基本計画が、恐竜がまだ存在していた時代にタテハ科から分岐したシジミ亜科にも当てはまるという考えは、大きな前提だ」とソウラコフ氏は語った。

ソウラコフ氏は、その印象的なパターンとユニークな自然史の両方から、アタラ蝶、エウマエウス・アタラを研究対象に選びました。 シジミ目科の中で唯一の有毒種の 1 つで、桜色の腹部と下羽にある 2 つの同じ色の斑点で派手に宣伝しています。 これらの模様は、ベルベットのような黒い鱗とまだらの青い斑点を背景にはっきりと対照を成しており、アタラはそれを手旗信号のように使って仲間を引き寄せます。

アタラ蝶は、1900 年代初頭に宿主植物が乱獲されたため、フロリダの本来の生息地からほとんど姿を消しましたが、その後のこの植物の栽培努力により両種が復活し、フロリダ南部における数少ない保護成功事例の 1 つとなりました。 アタラの個体数は現在安定しており、フロリダ博物館のマクガイアセンターにこの種のコロニーが設立され、ソウラコフ氏はそこを研究に使用した。

グループの類似性を評価するために、ソウラコフ氏は以前の研究からありそうもない手法を借用しました。 科学者たちは、蛹になる昆虫をヘパリンと呼ばれる抗凝血剤にさらすことで、成虫の蝶の羽を変化させることができることを発見した。

「同じ対称システムに属する翼パターン要素は、同じ処理に対して同様の反応を示すはずです」とソウラコフ氏は述べた。 「基礎となる遺伝子の発現を微調整することで、このような実験により、蝶に見られる驚くべき変異を理解することができ、その変異の正確な原因を特定するのに役立ちます。」

2つのグループが分かれてからかなりの時間が経ったにもかかわらず、研究結果はアタラ蝶とタテハチョウがヘパリンに対して同様の反応を共有していることを示している。 蛹が曝露したヘパリンの濃度に応じて、通常成体の羽に点在する虹色の青緑の斑点が拡大、縮小、あるいは完全に退色した。 影響を受けなかった唯一のマーキングは赤い斑点で、これはヘパリンに鈍感な対応する若虫の対称システムに対応している可能性があります。

「驚くべきことに、アタラの翼のパターンとタテハチョウの平面図には多くの類似点があるようです」とソウラコフ氏は語った。

この結果は、多くの蝶が祖先によって提供された同じ基本的なツールキットを使用して多様化し、わずかな変更を加えただけで、遠縁の種を分離したという外部からの裏付けを提供します。 しかし、これらの変化を支配する遺伝的基盤はまだ解明されていないとソウラコフ氏は指摘する。

「同じ遺伝子がアタラや他のシジミ科の縞模様や色を他の蝶科と比較して制御しているかどうかを判断するには、今後の研究が必要になるでしょうが、これらの結果がさらなる調査の基礎を築くことを願っています。」

マクガイア鱗翅目生物多様性センターのマシュー・スタンドリッジ、クリスティン・ロセッティ、ジャレット・ダニエルズもこの論文の共著者です。

出典: アンドレイ・ソウラコフ、[email protected]

著者: ブライアン・スミス、[email protected];ジェラルド・ピンソン、[email protected]、352-294-0452