マルハナバチはおとなしく勤勉な生き物と考えられており、世界各地でミツバチが減少するなか、その商業的価値は高まっている。そのため現在では大規模に飼育され、経済的価値の高い作物の受粉に利用されている。しかし、世界に約250種いる、愛らしく羽音を立てるこの小さな生き物は、一部の地域で苦境に立たされている。ミツバチの大量減少が大きな影を落とす一方で、近年、米国をはじめ他の地域でも、かつて普通に見られたマルハナバチの種の一部が希少種や絶滅危惧種となり、あるいは完全に姿を消したという事実が見過ごされてきた。
このため、ETHの元研究者2人、セス・バリボーとベン・サッドは、実験生態学グループのポール・シュミット＝ヘンペル教授とともに、8年前にマルハナバチのゲノムプロジェクトを開始した。プロジェクトの目的は、商業的に重要な2種、欧州のセイヨウオオマルハナバチであるBombus terrestrisと、その米国の近縁種であるセイヨウオオマルハナバチ Bombus impatiensのゲノムを解析することだった。研究者たちは、ゲノムデータによって、より広くマルハナバチの生物学、生態学、進化に光が当たることを期待していた。
免疫遺伝子を分析
バリボー、サッドを含む世界各地の研究者80人は、特に免疫系の遺伝子に注目した。このプロジェクトには、進化生物学者、生態学者、バイオインフォマティクス研究者、遺伝学者が参加した。研究者たちはまた、2種のマルハナバチのゲノムを、すでに解析されていた他の昆虫のゲノム、たとえばミツバチ、寄生バチである Nasonia 、そしてショウジョウバエであるDrosophila melanogasterのゲノムと比較した。科学者たちは最近、その研究成果を科学誌 Genome Biologyに発表した。
2種のマルハナバチのゲノムは互いによく似ており、18本の染色体上に約2万個の異なる遺伝子を含む。科学者たちは、そのうち免疫応答に関わる遺伝子はごく一部にすぎないことを発見した。実際、2種のマルハナバチの免疫系の遺伝子レパートリーは約150個にとどまり、ハエや蚊に比べると比較的小さい。 Drosophilaはその2倍の遺伝子を持つ。一方、ミツバチや寄生バチ（Nasonia）も、免疫遺伝子のレパートリーは小さい。
社会性は免疫にほとんど影響しない
シュミット＝ヘンペル教授は、比較的弱い社会性を示すマルハナバチが、複雑な社会性を持つミツバチと同じほど少ない免疫遺伝子しか持たないことに疑問を抱いている。同教授によると、これまで研究者たちは、社会性の高い昆虫は免疫系への投資を少なくできると考えてきた。逆に、単純な社会システムであれば、個体としての防御が強まると考えられていた。この従来の説では、社会性の高い昆虫は、個々の免疫防御だけに頼るのではなく、病原体を退ける別の方法を持つとされていた。たとえば、互いに体を手入れするなどの防御協力である。
シュミット＝ヘンペル教授は、ミツバチとマルハナバチの免疫系が弱いのは、食性に関係している可能性があると考えている。ハエや、 Drosophila melanogaster のようなショウジョウバエは、腐った果実など、細菌や真菌に汚染された表面から餌を取る。一方、ハチは植物の花粉や蜜など、比較的清潔な餌源から食べる。これにより感染リスクが下がり、十分に発達した免疫系に対する選択圧も弱まるはずだ。
しかし、近年マルハナバチ（およびミツバチ）の暮らしを困難にしているのは、免疫系の弱さだけではない。研究者たちは、体内の解毒機構を調節する遺伝子を、ごくわずかしか特定できなかった。シュミット＝ヘンペル教授によれば、これは少なくとも、これらの昆虫が農業用農薬などの環境毒素に敏感だという懸念と一致する。
遺伝的な違いが生態を明らかに
しかし、遺伝子解析からは、ミツバチとマルハナバチの間に大きな違いがあることも明らかになった。たとえばマルハナバチは味覚に関わる遺伝子が多い一方、ミツバチは嗅覚に関わる遺伝子が多い。
マルハナバチは餌を見つける際に味覚に頼り、ほぼすべての花を舌で確かめるため、これは理にかなっている。対照的に、ミツバチは適切な餌を見つけるのに、より嗅覚に頼る。嗅覚は、ミツバチが餌場の存在を仲間に伝えるために使う8の字ダンスにおいて役割を果たすからだ。「この2種のハチの暮らし方における根本的な違いは、遺伝子にはっきりと表れています」とシュミット＝ヘンペル教授は説明する。
社会性を決める遺伝子はない
研究者たちは、社会性や行動に関連づけられる特定の遺伝子が比較的少ないことに驚いた。「これに関わる遺伝子は、マルハナバチとミツバチの間で大きくは異なりません」とシュミット＝ヘンペル教授は言う。しかし科学者たちは、これらの昆虫に異なる種類のマイクロRNA、すなわちリボ核酸のごく短い断片があることを発見した。これらのmiRNAは、細胞内でタンパク質を作る設計図となる遺伝子コピーを阻害することで、遺伝子を調節する。こうした種類の遺伝子調節こそが、マルハナバチのような「普通の」、原始的な社会性を持つ昆虫を、ミツバチのような高度な社会性を持つ生物へと変化させているようだ。
本記事は ETHチューリッヒ との協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムによる見解への賛同を意味するものではありません。
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著者：ピーター・リュエッグはETHチューリッヒの寄稿ライターです。
画像：2013年4月29日、クロスターノイブルクの芝生で草の葉にとまるハチ。花粉に覆われている。REUTERS/Heinz-Peter Bader。
