養蜂家は、ミツバチの群れを落ち着かせるために二酸化炭素をよく使用しますが、それ以外にハチに及ぼしうる影響についてはほとんど分かっていません。
マルハナバチの女王バチを対象とした新たな研究により、CO2が代謝と繁殖に影響を及ぼしうることが分かりました。
CO2は栄養素の貯蔵方法を変化させ、そのことが繁殖プロセスを通常より早く始めさせる原因となりえます。
二酸化炭素は商業的に広く利用されているため、ハチだけでなくすべての昆虫に対してその作用機序を理解することが重要です。
新たな研究により、二酸化炭素が繁殖を含むマルハナバチの生理機能にどのように影響するかについての手がかりが明らかになりました。
養蜂家が群れを落ち着かせるために、ハイブに二酸化炭素の煙を吹き込む光景は多くの人にとって馴染み深いものですが、ハチに対するその他の影響についてはあまり知られていません。
研究者らは、二酸化炭素がどのようにして 休眠（冬の間ハチが眠って過ごす、冬眠に似た時期）を回避して、マルハナバチの女王バチの繁殖プロセスを引き起こすのかを明らかにしようとしました。
研究者らは、二酸化炭素がまず代謝に変化を引き起こし、それが二次的に繁殖への影響をもたらすことを突き止めました。この研究結果は、 Insect Biochemistry and Molecular Biologyに掲載されており、従来の仮説とは相反するものです。
「これまでは、CO2が繁殖に直接影響すると考えられてきましたが、本研究は、それがおそらく当てはまらないことを示す初期の証拠の一つです」と、ペンシルベニア州立大学で昆虫学の准教授を務めるEtya Amsalem氏は述べています。
「CO2は体内での栄養素の貯蔵および再配分の方法を変化させることが分かりました。その後に繁殖プロセスが始動するのは、これらのプロセスの副次的な産物にすぎません。」
研究者によると、二酸化炭素は養蜂家や研究者がハチやその他の昆虫を麻酔するために一般的に用いられています。しかし、二酸化炭素は落ち着かせる効果をもたらすだけでなく、さまざまな生理反応を引き起こすこともあります。
例えば、マルハナバチの女王バチは通常、冬の間は休眠に入り、春に新しい巣を作り始めますが、養蜂家や研究者は、二酸化炭素を使って女王バチの繁殖プロセスを、自然に起こる時期よりも早く始動させることがあります。
Amsalem氏によると、彼女と他の研究者がこの研究を実施したいと考えた理由は複数ありました。まず、二酸化炭素は広く利用されているため、昆虫、特に商業用養蜂場で受粉用の群れを年間を通じて生産するための有用なツールとなっているマルハナバチにおいて、その作用機序を理解することが重要だと彼女は述べています。そして第二に、二酸化炭素の使用が研究結果にどのように影響しうるかを、より深く理解することが目的でした。
「二酸化炭素は、行動への影響を含め、多くの効果をもたらしうることが分かっています」とAmsalem氏は述べています。「例えば、特定の操作がハチの行動に及ぼす影響を研究していて、同時にCO2を麻酔として使用している場合、実際に研究しているのは何でしょうか？操作の効果でしょうか、それともCO2の効果でしょうか？」
本研究では、研究者らは2段階の実験を行いました。第一段階では、研究者らは、マルハナバチの女王バチに対する二酸化炭素の生理的影響について、より良い基礎的理解を得ることを目指しました。
研究者らはハチを2つのグループに分けました。一方は未処理のまま、もう一方は二酸化炭素で処理しました。その後、チームは3つの時点でハチを調べました。処理直後、そして3日後と10日後です。各時点で、研究者らは卵巣を調べ、複数の組織における栄養素濃度を測定しました。これにより、時間の経過に伴う代謝機能の変化に関する手がかりが得られました。
「CO2で処理された女王バチは、未処理の女王バチよりも卵巣の活性化レベルが高いことが示されました」とAmsalem氏は述べています。「処理された女王バチはまた、栄養素の配分にも変化が見られ、「脂肪体」と呼ばれる器官の脂質が減少し、卵巣ではグリコーゲン（貯蔵型のブドウ糖）とタンパク質が増加しました。」
この基礎的な情報を踏まえ、研究者らは次に、二酸化炭素が代謝と繁殖の両方にどのように影響するかを詳しく解明しようとしました。彼らは、さらに2つの女王バチのグループに二酸化炭素を用いて処理を行いました。一方のグループは卵巣を摘出され、もう一方は幼若ホルモン拮抗剤で処理されました。
研究者らは、この拮抗剤がマルハナバチにおいて、繁殖を調節し代謝を促進する幼若ホルモンのレベルを低下させると説明しています。科学者らは、このホルモンが二酸化炭素によるハチの生理機能への影響の仕方において重要であると考えていました。
今回、研究者らは、卵巣を摘出されたハチが、卵巣が残っている対照群のハチと同様の栄養素の変化を経験していることを発見しました。研究者らは、これは二酸化炭素がまず代謝に影響を与えることを示唆していると述べています。生殖器官を持たないハチにも同じ影響が見られたためです。
さらに、幼若ホルモン阻害剤で処理されたハチには、これらの代謝への影響が見られませんでした。研究者らは、このことが、二酸化炭素の影響を媒介する上でこのホルモンが果たす役割を裏付けていると述べています。
Amsalem氏によると、この研究結果は、二酸化炭素がマルハナバチに与える影響だけでなく、すべての昆虫に与える影響を理解する上で重要です。
「CO2は昆虫に対してさまざまな影響をもたらすため、科学者として、それらすべてに共通する効果を見つけ出し、これらの影響を生み出す正確なプロセスや仕組みを特定しようとしています」と彼女は述べています。
「例えば、CO2はハチの繁殖を促進しますが、他の昆虫では阻害する可能性があります。繁殖への影響の仕方は一貫していません。しかし、代謝への影響の仕方は一貫していると考えています。」
