流れ落ちる砂の中にトンネルや部屋をどのようにして建設できるのでしょうか?砂漠や砂丘地域の細かくて脆い下層土に巣を築くことができるようにするために、花粉スズメバチの一部の種は賢い戦略を編み出したと研究者らは報告している。彼らは砂粒を絹糸で結びつけるのだ。生物学者らは、これらの重要な地中海花粉媒介昆虫の頭部に、これまで知られていなかった腺と構造を発見し、これにより糸を紡ぐという珍しい概念を実行できるようになった。
私たちは砂場時代の経験や海岸に城を建てた経験から知っています。乾いた砂からは安定した構造物を建てることはできませんし、滴り落ちる砂地にトンネルを掘ることもできません。これを可能にするためには、人々は構造安定化対策に頼らなければなりません。ウィーン自然史博物館のドミニク・ツィンマーマン率いる研究者らによると、これはまさに地中海や南アフリカの砂漠や海岸砂丘に住む小さな住民の行動だという。体長わずか数ミリメートルのこれらの昆虫は、花粉スズメバチ科の種です。
ミツバチと同様に、このグループの昆虫のすべての代表者は、故郷の植物から集めた花粉を幼虫に与えます。しかし、これらはコロニーを形成する花粉媒介昆虫ではありません。彼らは単独で生活し、自分の子孫のためにのみ巣を作ります。これを行うために、花粉スズメバチのほとんどの種は、粘土質の土壌にトンネルと繁殖室を掘るか、粘土を使用して地上の岩の上に自由な繁殖細胞を構築します。しかし、主に地中海地域とアフリカ南部に生息するクアルティニア属の代表的な種は、こうした巣作りの選択肢が存在しない場所にも生息地を開発しており、緩い砂の中に巣を作ることもできます。
巧みに安定させた巣管
クアルティニア花粉スズメバチの巣の空洞構造が、その安定性が微細な絹糸のおかげであることはすでに知られていました。しかしこれまで、昆虫がこれらの構造をどのように作成するかについてはほとんどわかっていませんでした。ジマーマンらは、幼虫では絹糸の生成が非常に一般的である一方、成虫ではほとんど知られていないことを強調している。生物学者らは今回、メスのクアルティニア花粉スズメバチが、自ら生産した糸を結合剤として使用して砂の中に巣を作るためにどのような適応を行っているのかを示すことができた。
彼らの報告によると、絹の生産のための特別な体の構造を探していたとき、昆虫の頭で探していたものを見つけました。これには非常に細かい作業が必要でした。「組織を検査するために、最初に小さなヘッドがプラスチックに埋め込まれ、次にウルトラミクロトーム上のダイヤモンドナイフを使用して一連の薄い切片が作成されました」とツィンマーマン氏は言います。 「その後、走査型電子顕微鏡で表面を体系的に検査し、マイクロコンピュータ断層撮影装置を使用して検査を補完しました」と研究者は報告しています。
頭部の回転構造を新たに発見
研究の過程で、科学者らはさまざまなクアルティニア種のメスの頭部構造をオスの頭部構造や他の代表的な花粉スズメバチと比較した。 「私たちは、雌の口器に絹の生産に関連するこれまで知られていなかった腺を特定することができました。また、下顎の先端には糸を紡ぐために使われていると考えられる珍しい付属物も発見されました。これらの構造は他の属の代表者や雄には欠けています」とツィンマーマン氏は報告する。
研究者らは、新たに発見された構造はクアルティニア属の重要な適応であると述べ、砂地の生息地への定着を可能にし、花粉スズメバチのまったく新しい生態ゾーンを可能にしたとしている。このことは、この科の成功と重要性にも反映されている。既知の種は 140 以上あり、その中には大規模な個体群を形成する種もあり、受粉、ひいては砂地の生態系における顕花植物の繁殖において中心的な役割を果たしていると科学者らは強調している。
しかし、彼らの結論としては、まだ解明されていない側面が 1 つあります。彼らはまた、クアルティニア スズメバチが巣管を安定させるために使用する絹糸の化学組成を解明したいと考えています。おそらく、将来の研究結果は材料研究者にとっても興味深いものになるかもしれません。
出典: ウィーン自然史博物館、専門記事:節足動物の構造と発達、doi: 10.1016/j.asd.2021.101045
