Creature

 

870万種ともいわれる地球上の多様な生き物たち。

まだ私たちはそのごく一部しか知らないが、

実に多くのことが明らかにされてきてもいる。

進化生物学者である著者が、

世界中で長年撮りためた貴重な写真と文章で

思いのままに「生き物」を語る。



著者プロフィール
長谷川政美(はせがわ まさみ)

1944年生まれ。進化生物学者。統計数理研究所名誉教授。総合研究大学院大学名誉教授。理学博士(東京大学)。著書に『分子系統学』(岸野洋久氏との共著)『DNAに刻まれたヒトの歴史』(共に岩波書店)、『系統樹をさかのぼって見えてくる進化の歴史』(ベレ出版)、『世界でいちばん美しい進化の教室』(監修、三才ブックス)、『共生微生物からみた新しい進化学』(海鳴社)、『進化38億年の偶然と必然』(国書刊行会)など多数。進化に関する論文多数。1993年に日本科学読物賞、1999年に日本遺伝学会木原賞、2005年に日本進化学会賞・木村資生記念学術賞など受賞歴多数。全編監修を務める「系統樹マンダラ」シリーズ・ポスターの制作チームが2020年度日本進化学会・教育啓発賞、2021年度日本動物学会・動物学教育賞を受賞。

 

進化の目で見る生き物たち


第15話

木材を食べるタマムシ

文と写真 長谷川政美


前回はリグニン分解能をもった菌類の進化によって、枯れた木の木質部が分解されて生態系における物質循環がスムーズに起るようになったことを見た。今回は、同じように木質部や落ち葉などを分解して物質循環に貢献している動物たちを紹介しよう。

◎木の中から出てくるタマムシの成虫

木材を食べる昆虫としては、シロアリがよく知られている(図15-1)。シロアリは、日本では木造住宅に被害を与える害虫と見なされることが多いが、生態系における物質循環に大きく貢献している。
確かにこの昆虫は木材を食べ、これを分解するのに寄与する酵素の一部はシロアリ自身のゲノムにコードされているものもあるが、分解のほとんどは腸内に棲む細菌、菌類、原生生物などさまざまな微生物によっている。
ヒトの場合、腸内微生物叢全体の重量は1.5キログラム程度だが、シロアリの腸内微生物叢の重量はシロアリの体重の3割にも達する(1)。シロアリは、ゴキブリの仲間である網翅(もうし)目に属するが、材食性のゴキブリもシロアリと同様に一生を通じて木材を食べる。

図15-1 イエシロアリ(Coptotermes formosanus;網翅目・シロアリ科;2018年6月1日、高松市紫雲山にて)。

今回は木材を食べる昆虫としてはシロアリほど有名ではないが、その美しさに関しては日本では古来有名なタマムシを紹介しよう。
タマムシ(ヤマトタマムシ)といえば、奈良・法隆寺の「玉虫厨子(たまむしのずし)」が有名である。装飾にタマムシの美しい羽を使用していることからこの名がある。玉虫厨子制作に使われたタマムシの数は5,300匹といわれているが、現在ではその羽のほとんどが失われている。それでも、わずかに残った羽は現在でもその美しさを保っている。タマムシの羽の美しい色彩は、色素によるものではなく構造色なので、死後もその輝きは保たれ続けるのだ。
6月のある朝、私の住む家の近くの公園で倒木の幹の中から穴を開けてタマムシが出てくるところに遭遇した(図15-2)。

図15-2 倒木の中から穴をあけて出てくるタマムシ(ヤマトタマムシ;Chrysochroa fulgidissima)の成虫(2021年6月17日午前8:17、高松市栗林公園)。口には齧った木屑がついている。またこの倒木にはキクラゲ(Auricularia sp.)がたくさん生えているのが見える。

枯れた木の割れ目に産卵された卵から孵化したタマムシの幼虫は、木質部を食べて育つ。そしておよそ3年間を真っ暗な木の中で過ごし、最後に蛹から成虫になって、やっと木から出てくる。木の木質部だけを食べて育ったタマムシの幼虫が、このように美しい成虫になって木の中から出てくるのは驚くべきことである。
この写真は6月17日の午前8:17に撮影したものであるが、もっと早い時刻に出てくるものが多いのではないかと思われる。この倒木にはすでに多くの同じような穴があいていたから(図15-3)。

図15-3 誕生後キクラゲの上で休むタマムシの成虫。ほかにもいくつかの穴が開いていた。

この倒木には前回の第14話で紹介した菌類・ハラタケ綱のキクラゲがたくさん生えていて、木を分解しているが、タマムシの幼虫も木の分解に一役買っている。この幼虫は朽ち果てて水分のない木は食べないので、枯れた木の分解の初期段階で活躍するのだ。
タマムシは産卵から孵化、蛹化を経て成虫になるまで飼育するのは難しいといわれているが、それを成功させた芦澤七郎によると、幼虫が成虫になるまでの期間は早くて2年、遅い場合は5年も6年もかかるという(2)。ただし、この早くて2年で成虫になることがあるというのは、あくまでも飼育下でのことで、野外では最低3年かかるという。
それはどういうことか、芦澤の研究を少し紹介しよう。野外では幼虫は冬になると冬眠状態になる。ところが、飼育下では最初の1年目の冬を暖かくしておくと、幼虫は冬眠せずに木を食べて成長を続ける。1年間に2年分成長するから、十分に成長したところで2年目の冬を経験させると、次の春には成虫になるということである。
タマムシの脚の先端には二又に分かれた爪があり、その脇に4つの吸盤が並んでいる(図15-4)。
先端の爪はものにつかまるのに役立つが、吸盤はエノキの葉のようにつやのある葉につかまるのに役立つのだという(図15-5)。

図15-4 タマムシの脚の吸盤(矢印)。

図15-5 エノキ(Celtis sinensis;アサ科)の葉。

エノキの葉はタマムシの成虫が好んで食べるものだから、滑らずに食事できるということは重要であろう。しかし、人工のガラスやプラスチックの面はなめらか過ぎて、タマムシの脚が離せなくなることがあるという。タマムシは進化の過程でそこまでなめらかなものに遭遇したことがなかったので、それに対応できないのは当然である。ヤモリはタマムシとは違ってガラスの表面でも自由に移動できるが、この場合は吸盤ではなく非常に細かい毛が密集して生えているために、毛を構成している分子とガラスを構成している分子の間に働く弱い力である分子間力によっているのだという。
タマムシの成虫はエノキの葉を食べるが(幼虫はエノキの倒木の木質部を好んで食べる)、エノキの実もさまざまな動物の食糧になっている。上皇陛下は天皇在位中の5年間毎週日曜の午後2時に皇居の決まった場所でタヌキの糞を採集されて、タヌキが何を食べているかを調べられたことがある。9月から翌年の2月にかけてはムクノキの実が一番多かったが、その間エノキの実もよく食べられていたという(3)。エノキはタマムシが幼虫時代から成虫になっても利用する木であり、皇居にはタマムシもよく見られるようである(4)。皇居は都心で豊かな生態系が保存されている貴重な場所である。

◎木材を食べる甲虫たち

タマムシは「鞘翅(しょうし)目」(甲虫目ともいう)に分類される。甲虫はおよそ40万種が記載されていて、種数では多細胞動物の20%以上を占める。種類が多いといわれている昆虫の中でも最大のグループなのである。
図15-6に鞘翅目の系統樹マンダラを示す。

図15-6 鞘翅目の系統樹マンダラ。分岐の順番と年代は文献(5)による。中心の赤い円は2億9900万年前の石炭紀とペルム紀の境界を示す。この時期にハラタケ綱菌類がリグニン分解能を獲得したと考えられている(第14話)。マツノクロキクイムシの写真はリンク先の画像を使わせていただいた。画像をクリックすると拡大表示されます。

この系統樹には鞘翅目の主要な4つの亜目のうち、現生の種数が多いオサムシ亜目(食肉亜目Adephaga)とコガネムシ亜目(多食亜目Polyphaga)しか含まれていないが、残りのツブミズムシ亜目(粘食亜目Myxophaga)とナガヒラムシ亜目(始原亜目Archostemata)はオサムシ亜目とコガネムシ亜目が分かれる前にこれらの祖先系統から分岐したものである。
いずれにしてもこれら4つの亜目の間の分岐は、3億5900万年前~2億9900万年前の石炭紀の間に起ったが、木材を食べる系統が多く含まれるコガネムシ亜目の中での上科の間の分岐のほとんどは、石炭紀に続くペルム紀(2億9900万年前~2億5200万年前)と三畳紀(2億5200万年前~2億100万年前)の間に起ったものである。
つまり、ハラタケ綱菌類がリグニン分解能を進化させて、地球生態系における物質循環がスムーズに起るようになった後で、コガネムシ亜目の中のいくつかの系統で木材を食べる材食性が進化したのである。具体的には、タマムシ科のほかにハムシ上科のカミキリムシ科、ゾウムシ上科のキクイムシ科、コガネムシ上科のコガネムシ科(カブトムシ)とクワガタ科などである。
次回はこれら材食性の甲虫がどのように進化したかを見ることにする。シロアリが木材を消化する能力の大部分は腸内微生物叢によっているが、実はタマムシなどでは消化酵素の大部分が自分自身のゲノムにコードされている(5)。
つづく


【引用文献】
1. 長谷川政美(2020)『共生微生物からみた新しい進化学』海鳴社.
2. 芦澤七郎(2017)『タマムシの生態と飼い方』知玄舎.
3. Akihito, Sako, T., Teduka, M., Kawada, S. (2016) Long-term trends in food habits of the raccoon dog, Nyctereutes viverrinus, in the Imperial Palace, Tokyo. Bull. Natl. Mus. Nat. Sci., Ser. A, 42(3), 143–161.
4. https://www.kunaicho.go.jp/event/konchu/tamamushi.html
5. McKenna, D.D., Shin, S., Ahrens, D., et al. (2019) The evolution and genomic basis of beetle diversity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 116, 24729–24737.


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ブックデザイン:垣本正哉・堂島徹(D_CODE)

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長谷川政美監修・畠山泰英(科学バー)編集世界でいちばん素敵な進化の教室 (三才ブックス)。 本書は美しい写真とQ&A形式の簡潔な文章で、38億年におよぶヒトを含む生き物の進化を解説した超入門ビュアルブックです。子供から大人まで気軽に楽しんでいただけます。






<バックナンバー>
第1話「コウモリの自然史」
第2話「特異なコウモリ『アブラコウモリ』」
第3話「海流と生き物の分布」
第4話「海を越えた動物の移住」
第5話「ヒグマの自然史」
第6話「クマ科の進化」
第7話「動物の長距離移動」
第8話「スズメ目の進化」
第9話「イヌの起源」
第10話「ウマの起源」
第11話「ネコの起源」
第12話「動物のからだの模様の形成」
第13話「光を求めて」
第14話「酸素濃度の極端な増減」