ヨコバイの場合のように、よく知られていると思われる昆虫でも、時には驚きを引き起こすことがあります。これらの小さいながらもしばしばカラフルな植物の樹液吸盤は、振動信号を検出するための驚くほど複雑な器官を持っているようであることを研究チームが発見した。この器官は昆虫の腹部の前部にある一対のセンサーで構成されており、感覚細胞、微細な膜、外骨格の強化部分によって振動を認識できます。新たに発見された器官は、セミの感覚器官の進化に新たな光を当て、生物学的害虫駆除に新たなアプローチを提供する可能性がある。
セミは植物の樹液を吸う昆虫で、特に南部地域で時折大きな声で鳴くことで知られています。 3,000 種を超えるこれらの大型の鳴くセミはそれぞれ個別の鳴き声を持っており、昆虫は腹部にある特別な「耳」、いわゆる鼓膜器官でその鳴き声を認識します。膜にまたがる器官は、約 2,000 個の感覚細胞の助けを借りて音波を検出します。これは、私たちの公園や庭園にも大量に発生する小さなヨコバイとは異なります。多くの場合非常にカラフルな外観にもかかわらず、多くの場合大きさがわずか数ミリメートルであるこの昆虫はあまり知られておらず、彼らのコミュニケーションは私たちには聞こえません。彼らは同じ植物にいる同じ種のメンバーに振動としてメッセージを送ります。
腹部に発見
これまで生物学者らは、小型ヨコバイは脚にある単純な器官を使っていると考えていた。この器官はわずか数個の感覚細胞で構成され、ほぼすべての昆虫がすでに備えているものである。しかし、それは真実ではないことを、ベルリンの自然博物館博物館の統合生物多様性研究センターのサラ・エーラース氏とその同僚たちが発見した。研究のために、彼らは顕微鏡法と神経構造の特殊な染色を使用して、シャクナゲヨコバイ (Graphocephala fennahi) の解剖学的構造を検査しました。
こうして研究チームは、小型ヨコバイの腹部前部にあるこれまで見落とされていた器官を突き止めることができた。「小型ヨコバイの腹部前部には、このような小さなヨコバイに比べて例外的に大きい感覚器官があることを発見した」昆虫には最大 400 個の感覚細胞が存在します」と Ehlers 氏は報告しています。研究チームによると、この感覚器官は、すでに知られ、よく研究されている信号生成器官のすぐ近くにあり、これまで見過ごされてきたことはさらに驚くべきことだという。感覚器官の 3D モデルが明らかにしたように、弦音器官として知られるこれら 6 対の振動センサーは、大きさが 500 マイクロメートルを超えることもあり、微細な膜と外骨格の強化部分からなる洗練されたシステムを形成しています。
鼓膜器官の前駆体である可能性がある
エーラース氏らのチームは、ヨコバイ類が同種の信号を自然振動からよりよく区別できるようにするために、このような複雑な振動センサーシステムを開発したのではないかと考えている。 「植物に生息する小さな昆虫は、さまざまな方向の機械的波と、天候、捕食者、他の種などの原因を区別できなければなりません」と研究チームは説明します。 「おそらく、すべての昆虫が持つ一般的な足の振動センサーではこれには十分ではなかったため、セミはこの目的のためにより洗練された機械感受性器官を発達させたのでしょう。」
弦音器官の発見により、小さなセミのような振動信号を介した古い進化的コミュニケーションから、歌のセミのような音波を介したコミュニケーションへの移行がどのように起こったかについての結論を引き出すこともできます。両方のタイプの信号を感知する器官は位置と構造が非常に似ているため、科学者らは、弦音器官が音を聞くセミの複雑な鼓室器官が発達した元の形態を表しているのではないかと考えています。同時に、新たに発見された器官は、セミの生物学的害虫駆除への新しいアプローチも提供する。ヨコバイの一部の種は、経済的に重要な植物の病気を作物に伝染させる可能性があります。昆虫の敏感な振動センサーにより、破壊的な信号を使用して昆虫の交尾を防ぎ、その拡散を制限することが可能になる可能性があります。
出典: Sarah Ehlers (自然史博物館 – ライプニッツ進化生物多様性研究所、ベルリン) 他、Royal Society Biology Letters、 doi: 10.1098/rsbl.2022.0078
