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2019-12-10 (Tue)
11月30日、東京の国立科学博物館上野本館で開催された「第35回国際生物学賞記念シンポジウム」(写真1)に参加し、受賞者ナオミ・エレン・ピアスNaomi E. Pierce 博士写真2)の受賞講演をはじめ、ピアス博士とゆかりのある、アメリカ、ドイツ、シンガポールからの7人、日本からの3人による世界トップクラスの研究についての講演を拝聴してきました。

今回はシリーズ記事締めくくりの第5報として、メインゲストである、ナオミ・エレン・ピアス(Naomi E. Pierce )博士の受賞講演 "Insect relationships" (昆虫の諸関係)についての内容紹介と感想を記します(当日配布されたシンポジウム予稿集を参考にしています)。

国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料
写真1 国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料初回記事から再掲) (写真はクリックすると拡大します)

国際生物学賞受賞のNaomi Pierce教授
写真2 国際生物学賞受賞のNaomi Pierce博士(レセプション会場にて)(初回記事から再掲)


受賞講演:昆虫の諸関係

ピアス博士の講演は、およそ以下のような内容でした。

◆昆虫類が大きな成功を収めた理由の一つは、彼らが関係を築く能力である。

◆昆虫の共生は、新奇な連合が新しい生態的地位の開拓を通して多様化を促進することで、適応放散を可能にした。

◆特殊化した共生は、一緒に機能させるために彼らの対応する性能を整合させなければならない、パートナーの進化に制約を生じさせた。

◆昆虫の関係を3つの種類に分けて論じる。
 1)他の生き物との相互作用
 2)非生物的環境を媒介とした相互作用
 3)人類との相互作用

講演内容(項目)は以上です。

1)の、昆虫と他の生物との相互作用に関しては、今回の国際生物学賞受賞者紹介記事(日本学術振興会、2019)の中に以下のような発見例が紹介されています。
「アリはチョウから栄養源である蜜を得て、その報酬に寄生蜂などの天敵からチョウを守るが、この『助け合い』にはコストが伴い、たとえばチョウはアリに与える蜜をつくるため痩せてしまう。」
「このような背景から、相利共生は寄生に転じることもある。」
「ピアス博士はシジミチョウ幼虫を集団にすると、個々の個体が出す蜜を『節約する』ことを発見した。」
「さらに共生するアリの幼虫を食べてしまうゴマシジミのような寄生性が、相利共生から何度も派生したことを明らかにした。」
「最近では、蜜の『麻薬効果』でアリの脳のドーパミン量を操作し、アリを奴隷のような用心棒にしているシジミチョウも発見した。」

3)の、人類との相互作用に関しては、農薬のネオニコチノイドがマルハナバチの行動に種々の障害を引き起こすことや、世界各国からのハチミツに残留しているネオニコチノイド含量がその農薬の使用量と相関している事実が講演で紹介されていました。

分子系統解析された昆虫の系統樹に沿って、昆虫の行動や形質の進化を分子レベルで明らかにするだけでなく、現代世界で大きな解決すべき課題となっている地球環境の悪化に警鐘を鳴らす研究もしておられることに、私も心からの拍手を送り、他の聴衆とともに改めて受賞を祝福しました。


レセプションにて

この後のレセプション(写真2)では、私も個人的にピアス博士と歓談する機会があり、受賞祝福の言葉に続けて、私の恩師、坂上昭一博士のことをどう見ておられるか伺ってみました。

ピアス博士は、坂上先生のハチの社会行動の研究の重要性を前提に、「いろいろな言語(英語だけでなく、ドイツ語、ポルトガル語、フランス語、そして日本語:生方注)で論文を書いた人なので、読むのが大変」と笑顔で応じてくれました(もちろん、英語で)。

ピアス博士は、坂上先生や私も参加した文部省科学研究費特定研究「生物の適応戦略と社会構造」(1983~1985年)のしめくくりとなる、1986年に京都で開かれた国際シンポジウム(こちらの過去記事参照)にも参加し、活発に討議に参加しておられましたが(当時はポスドク研究員)、私と直接言葉を交わすのは今回が初めてとなりました。

そういえば、1986年の国際シンポジウムで兵隊アブラムシの研究発表をして注目を浴びた立正大学の青木重幸博士も今回のシンポジウムにゲスト参加しておられて、レセプションで旧交を温めることができました。


シンポジウム2日目は「ワンチーム」

今回のシンポジウムはの2日目(12月1日)には、辻和希博士による「Pierce教授の研究業績の紹介」に引き続いて、新進気鋭の若手を含む日本の9名の研究者による各種昆虫の生態や進化に関する最新の研究成果の講演*が行われました。

(残念ながら、私は、初日の講演・レセプションを終えて帰宅後、風邪の症状が悪化したため、2日目の参加をキャンセルせざるを得ませんでした。)

*それらの講師・演題一覧を含む、シンポジウム全体の案内文は、国立科学博物館の下記サイトで見ることができます。


最後になりましたが、素晴らしい講演をされた講師諸氏ならびにシンポジウムを主催した実行委員会に謝意を表したいと思います。


引用文献:
日本学術振興会(2019)国際生物学賞:国際生物学賞 歴代受賞者:第35回国際生物学賞 受賞者について:ナオミ・エレン・ピアス博士(Dr. Naomi Ellen Pierce)。


ハッシュタグ:
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2019-12-07 (Sat)
11月30日、東京の国立科学博物館上野本館で開催された「第35回国際生物学賞記念シンポジウム」(写真1)に参加し、受賞者のナオミ・エレン・ピアス(Naomi E. Pierce )博士の講演「Insect relationships」をはじめ、ピアス博士とゆかりのある、アメリカ、ドイツ、シンガポールからの7人、日本からの3人による世界トップクラスの研究についての講演を拝聴してきました(初回記事で既報)。

今回シリーズ記事第3として、当日の講演の6番目からの3題についての内容紹介と感想を記します(当日配布されたシンポジウム予稿集を参考にしています)。

目 次:
 ◆蝶の適応放散における擬態の多様さの生物地理
 ◆蝶類における新規の複合的形質の進化
 ◆ゲノム編集はオオカバマダラにおける毒抵抗性の進化を再現する

国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料
写真1 国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料(回記事から再掲) (写真はクリックすると拡大します)


蝶の適応放散における擬態の多様さの生物地理

6番目の講演は、David J. Lohman博士による "Biogeography of mimetic diversity in an adaptive radiation of butterflies"(蝶の適応放散における擬態の多様さの生物地理)で、以下のような内容でした。

Elymnias(マネシヒカゲ属、マネシジャノメ属、ルリモンジャノメ属の和名が日本の蝶研究者により混用されている;生方注)(鱗翅類:タテハチョウ科:ジャノメチョウ亜科)の大部分の種は、不快な味の様々な蝶に、しかも♂♀がそれぞれ別の種に、あるいは性的2型の種の♂♀にベーツ擬態(=ベイツ擬態;Wikipediaはこちら)する。

◆分子系統解析の結果、互いに遠く離れた系統の間でほぼ同一の翅の色彩パターンが表れていることが判明し、それらが広く分布しているモデル種に、異なるエリアで擬態することで平行して進化したことが示唆される。

◆ルリモンジャノメ Elymnias hypermnestra は、個体群によって性的2型がある場合とない場合がある。

◆2型の個体群は種の中で複数回進化し、隔離分布する個体群間でオレンジ色の♀はオモクローム(茶色の生体色素)の組み合わせが異なっている。

◆これは異なる系統におけるの翅のオレンジ色発色の平行進化を示唆する。♀の2型に関与する単一の遺伝子座も特定された。

私の感想ですが、このように変幻自在といえるほど、環境に適応的な遺伝子突然変異があちこちで生じていることに、生物という存在(というよりもそれを作り上げている物質系の反応力と統合性)の無限に近い能力に感服しました。

※ルリモンジャノメ の整理された多数の標本写真が下記サイトで閲覧できます:
Chia-Hsuan Wei, David J. Lohman, Djunijanti Peggie, Shen-Horn Yen (2017) An illustrated checklist of the genus Elymnias Hübner, 1818 (Nymphalidae, Satyrinae).
ZooKeys 676(676)


蝶類における新規の複合的形質の進化

次の講演は、Antónia Monteiro博士による "The evolution of novel complex traits in butterflies"(蝶類における新規の複合的形質の進化)で、以下のような内容でした。

タテハチョウ科 Nymphalidae の蝶の翅の眼状紋の起源、およびジャノメチョウ科 Satyridaeの複数の系統が持つ、雨季と乾季それぞれに適応的な型を生じるための成育温度に反応する能力の起源についての概要。

マダラチョウ亜科 Danainae と姉妹群をなす蝶の系統の中で、眼状紋が(脚、翅、触覚などの付属肢の色彩パターンに関与する、既存の遺伝子調節ネットワークの再編を通して)どう進化したか。

◆タテハチョウ科の適応放散を通して、(ジャノメチョウ科における、環境温度に反応しての眼状紋のサイズ調節を可能にする )生理と個体発生において複数の変化が漸進的に獲得された。

ジャノメチョウの和名の語義にもなっている、蝶の翅の眼玉模様(眼状紋)には、私も昆虫に目覚めた青年期以来、興味を持ち続けています。

翅の前後や左右の開きを操作して眼玉模様を見せつけて捕食者を威嚇することは、実験条件下での映写フィルムからも納得していましたが、どんな遺伝子がどう働いてあのような模様をつくるのかの解析結果を、今回の講演で初めて目にし、分子レベルでの研究の進展を実感ました。


ゲノム編集はオオカバマダラにおける毒抵抗の進化を再現する

その次の講演は、Noah K. Whiteman博士による "Genome editing retraces the evolution of toxin resistance in the monarch butterfly"(ゲノム編集はオオカバマダラにおける毒抵抗性の進化を再現す)で、以下のような内容でした。

◆収斂進化により、対象としたオオカバマダラ Danaus plexippus (monarch butterfly)を含む昆虫の6つの目(もく、分類階級)でナトリウム-カリウムポンプ (Na+/K+-ATPアーゼ)のαサブユニット(ATPα)の中でアミノ酸の置換が平行しておきている。

◆ATPαは(オオカバマダラの食草であるトウワタが生産する)毒素、強心配糖体のターゲットである。
対象グループで繰り返し起こっている、強心配糖体に特化したATPαにおける3つのアミノ酸サイト(111,119,および122)での置換を突き止めた。

◆CRISPR/Cas9(クリスパー・キャスナイン)式のゲノム編集をキイロショウジョウバエDrosophila melanogaster の手つかずのATPαに実行し、オオカバマダラがたどった突然変異の経路を再現した。

◆その結果、オオカバマダラ並みの強心配糖体への抵抗力・不感受性を維持する、3座位での突然変異個体'monarch flies’(オオカババエ;生方仮訳)が出現した。

◆'Monarch flies'は強心配糖体を、変態の後まで持ち越して、捕食者を怖気づかせた。

ゲノム編集という新語はニュースなどで私も耳にはしていましたが、この研究のように特定の遺伝子の部位の塩基を思い通りに人工的に置き換えて、適応的進化を再現できるようになっているとまでは思ってもいませんでした。

また、強心配糖体への抵抗性を生じる突然変異がゲノムのどの座位にあるかを突き止めるために、収斂進化しているグループを対象に選んで、網羅的に洗い出したというのは、素晴らしい着想としか言いようがありません。

シンポジウムは、まだまだ続きます。

次回記事をお楽しみに。


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2019-12-05 (Thu)
11月30日、東京の国立科学博物館上野本館で開催された「第35回国際生物学賞記念シンポジウム」(写真1)に参加し、受賞者のナオミ・エレン・ピアス(Naomi E. Pierce )博士の講演「Insect relationships」をはじめ、ピアス博士とゆかりのある、アメリカ、ドイツ、シンガポールからの7人、日本からの3人による世界トップクラスの研究についての講演を拝聴してきました(前回記事で既報)。

今回シリーズ記事第2報として、当日の講演の3番目からの3題についての内容紹介と感想を記します(当日配布されたシンポジウム予稿集を参考にしています)。

国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料
写真1 国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料(前回記事から再掲) (写真はクリックすると拡大します)


社会的共生の収斂進化

3番目の講演は、Joseph Parker博士による "Convergent evolution of a social symbiosis"(社会的共生の収斂進化)で、以下のような内容でした。

ハネカクシ科 Staphylinidae は動物界の中でもっとも種数の多い科であるが、この甲虫の注目すべき特徴は、自由生活をする種から、アリのコロニーに行動的に同化しうる高度に社会的な種までの進化が、複数の系統で独立に生じていること。

◆ハネカクシ科の遺伝的・実験的扱い易さを活かして、この複雑な行動進化の背後に横たわる分子的、神経科学的現象を照らし出すことで、この収斂進化のベールをはぐ。

 パワーポイントで提示された動画では、アリに仲間であると認識させる化学物質が分泌されるかされないかで、アリの反応が真逆であったのが、私にとって印象的でした。

当該アリ集団の仲間の臭いを出せれば、体形や体長がそのアリと大きく異なっている甲虫でもそのアリ集団の仲間として扱われていました。

また、ハネカクシ科の系統のあちこちの枝でアリとの共生が収斂進化的に生じていることには、驚きを禁じえませんでした。


ゲノムインプリンティングとシロアリの真社会性の起源

次の講演は、松浦健二博士による "Genomic imprinting and the origin of termite eusociality"(ゲノムインプリンティングとシロアリの真社会性の起源)で、以下のような内容でした。

シロアリのカースト表現型の決定において親の表現型が影響する原因は、従来、遺伝的(DNAの継承)に継承されていると考えられてきたが、松浦博士らは最近、それは遺伝的継承によるものではなく、ゲノムインプリンティングによるものであることを明らかにした。

ヤマトシロアリ Reticulitermes speratus では、女王と王のそれぞれからの特異的なエピジェネティックマークが次世代の性的発達(つまりカースト)に対して拮抗的に影響している(つまりゲノムインプリンティングが機能している)。なお、女王は二次女王を単為生殖により別途生産し、自らの遺伝子を拡大再生産している。

◆系統に広範ないろいろな種において、この方式のカースト決定が行われており、真社会性の起源において重要な役割をはたしている。

私の感想は、ゲノムインプリンティングという概念の存在と、それが社会性昆虫のカースト決定にかかわっていることへの新鮮な驚きでした。

松浦博士と私とは初対面でしたが、私の恩師である坂上昭一博士(ハナバチの比較社会学者、故人)の業績にも見識を持っておられることから、この日の夕刻のレセプションでしばし懇談する機会をもつことができました。

ゲノムプリンティングの解説参考文献1にあります。

※坂上昭一博士に関連する過去記事一覧はこちらです。


昆虫と微生物の共生関係の多様性と進化

その次の講演は、深津武馬博士による "Diversity and evolution of insect-microbe symbiotic associations"(昆虫と微生物の共生関係の多様性と進化)で、以下のような内容でした。

◆生物の体の中には多様な微生物が宿っていることから、生物体も一つの生態系をなしているといえる。

◆宿主と共生者はその空間距離の近さから極度に親密な相互作用、相互依存を作り上げている。

◆その結果、しばしば、適応的機能をもつ新規な生物学的特性も出現する。

◆宿主と共生者はほとんど分離不可能な生物学的実在物にまで統合される。

◆たとえば、共生細菌スピロプラズマに感染したショウジョウバエは子孫がすべてメスになってしまう(「雄殺し」:母性遺伝する共生細菌による利己的な生殖操作)(この部分は参考文献2から引用)。

産業技術総合研究所の深津博士が率いる生物共生進化機構研究グループが、適応進化によって成立している各種生物の分子レベルのワクワクするような機能を解明し、成果を公表していることは、同グループ研究員の二橋亮博士によるトンボを材料とした研究(たとえば、こちらこちらのブログ記事)を通して、私も知っていましたが、今回は、同グループの最新の成果を総覧する機会となりました。

深津博士と私とは、2017年3月に東京農工大で開かれた「正木進三先生を偲ぶ会」終了後の懇親会で短時間ながら懇談して以来で、今回のレセプションでは、やはり研究者である奥様、探求心旺盛なお子さんとも楽しい会話のひと時をもつことができました。

※正木進三先生の人物像についてはこちらの記事に書いています。

シンポジウムの続きは次回記事で報告します。お楽しみに。


参考文献:
1)国立遺伝学研究所(2019アクセス)遺伝学電子博物館:ゲノムインプリンティング
2)産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門 生物共生進化機構研究グループ(2019)研究紹介。


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2019-12-03 (Tue)
11月30日、東京の国立科学博物館上野本館で開催された「第35回国際生物学賞記念シンポジウム」(写真1)に参加し、受賞者のナオミ・エレン・ピアスNaomi E. Pierce博士写真2)の講演 "Insect relationships" をはじめ、ピアス博士とゆかりのある、アメリカ、ドイツ、シンガポールからの7人、日本からの3人による世界トップクラスの研究についての講演を拝聴してきました。

以下、講演順に、各講演のエッセンスと私が受けた印象をご紹介します(当日配布されたシンポジウム予稿集を参考にしています)。

目 次:
 ◆アリ社会における分化、コミュニケーション、出現
 ◆社会的癌と社会的免疫

国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料
写真1 国際生物学賞記念シンポジウム、プログラムと資料 (写真はクリックすると拡大します)

国際生物学賞受賞のNaomi Pierce教授
写真2 国際生物学賞受賞のNaomi Pierce博士(レセプション会場にて)


アリ社会における分化、コミュニケーション、出現

最初の講演は、Daniel J. C. Kronauer 博士による "Differentiation, communication, and emergence in ant societies"(アリ社会における分化、コミュニケーション、出現)で、クビレハリアリ Ooceraea biroi を社会性昆虫のモデルシステムとして観察・実験を行った結果の報告でした。

◆ひとつは、幅広い臭い分子受容体(複数)が個体間の化学コミュニケーションを担っており、この受容体の向上進化がアリの社会性の進化に貢献していること。

◆また、インシュリンによる情報伝達におけるイノベーションが、真社会性行動と生殖における分業の萌芽段階において中心的役割をはたしたこと。

◆そして、行動における分業はよく似た個体からなる小集団においても自己組織化し、社会的グループのパフォーマンスは集団サイズの増加につれて劇的に増加し、集団生活の適応的有利性の証左となる。
というものでした。

臭い分子受容体の遺伝子をノックアウトしたり、アリの臭いをたどりながら歩き回るルートを自動描画したりと、新しい実験方法を縦横に駆使しているなというのが私の印象でした。


社会的癌と社会的免疫

次の講演は辻和希博士による”Social cancers and socio-immunity”(社会的癌と社会的免疫)で、

◆単為生殖をすアミメアリ Pristomyrmex punctatus のコロニー内での協力者と遺伝的詐欺師(=フリーライダー)の挙動を追跡したところ、後者(社会的癌に相当)は前者が集団として保持する社会的免疫(前者を峻別し取り締まること)をかいくぐり、生存・繁殖の両面で前者との競争で勝利したこと。

ただし、後者ばかりからなる集団は子孫を残すことができない(公共財のジレンマに該当)こと。

などの内容でした。

辻さんと私とは、伊藤嘉昭博士を偲ぶ会でお会いして以来の再会で、コーヒーブレークや全講演終了後のレセプションの場で、私の恩師、坂上昭一博士の昆虫社会学(評伝出版企画あり)などにも触れながら、じっくり歓談することができました。

次回記事に続く

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2017-09-19 (Tue)
前回記事「日本昆虫学会論文賞受賞の栄誉:一共著者として」でお知らせした、日本昆虫学会論文賞(他の多くの学会の学会賞に相当)の賞状が先日、論文共著者の一人である私のところにも届きました(写真1)。

日本昆虫学会論文賞2016年度2件のうちの1件の賞状 
写真1 日本昆虫学会論文賞2016年度の賞状(2論文のうちの1論文) (写真はクリックで拡大します)

賞状を手にとった瞬間は、このように高い評価を受けた共同研究の一端を、ささやかながら担うことができたことの喜びに、私をあらためて浸らせるものでした。

副賞の賞金も著者グループに授与されましたが、残された著者グループの総意により、受賞の知らせを受けることなく逝去された第一著者の正木進三先生の功績を顕彰する会に全額寄付することにしました。

写真2は、正木先生の在りし日の姿です。

阿寒ボッケで調査中の正木先生1996年秋 
写真2 阿寒湖畔ボッケでコオロギ類を調査中の正木先生(1996年秋)。

正木先生の、昆虫への慈しみと、その生息環境への鋭い眼光を感じさせるシーンとなっています。

写真3は同じ時期に、阿寒湖外輪山でマダラスズ(写真4)を調査中の私(右)と、第二著者の相馬昌之さん(当時は大学院生、指導教員は私)です。

阿寒湖外輪山でマダラスズを調査中の生方と相馬さん1996年、秋
写真3 阿寒湖外輪山でマダラスズを調査中の生方と相馬さん(1996年秋)

論文に使われた、野外におけるマダラスズ個体群の季節変動のデータは私の指導の下での相馬さんの粘り強い定期調査の産物です。

阿寒国立公園には、数カ所の地熱を伴う噴気孔原(ボッケ)(写真5)が散在しており、それぞれが冬も鳴くマダラスズの生息地になっています。

それぞれのボッケにおける生息状況の網羅的調査や、特定のボッケの植生・地温・コオロギ類分布マップ作成のための共同調査の企画と指揮は私が担当しました。

その後、各ボッケおよび非ボッケのマダラスズ個体群相互の系統関係の分析に必要なアロザイムおよびDNAの分析には、それぞれ、後に共同研究に加わった北大グループ、神戸大グループの貢献がありました。

この研究のそもそもの発端や、研究の中での正木先生の大きな役割については、以前の記事「北海道の真冬に鳴くコオロギ:マダラスズの不思議」に詳しく紹介しています。

また、論文の概要は、過去記事「Ground crickets singing in winter: 熱孤島のマダラスズ」の中で紹介しています。

併せてご覧ください。

マダラスズ♂(1)161014 
写真4 マダラスズ♂、さいたま市で2016年秋に撮影したもの(再掲)

冬も鳴くマダラスズの生息する阿寒湖外輪山、2012年、
写真5 冬も鳴くマダラスズの生息する噴気孔原(ボッケ)の一例:阿寒湖外輪山(2012年秋)。



以下2017年度論文賞について、日本昆虫学会ホームページから抜粋したものです。

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論文賞


和文誌「昆蟲(ニューシリーズ)」と英文誌「Entomological Science」の前年度の巻に掲載されたものから2論文が選考されます。
詳細は、日本昆虫学会論文賞選考細則参照

2017年度

Kosei Hashimoto, Koh Suzuki & Fumio Hayashi:
Unique set of copulatory organs in mantises: Concealed female genital opening and extremely asymmetric male genitalia. 
Entomological Science, 19(4), 383-390

Sinzo Masaki, Masayuki Soma, Hidenori Ubukata, Haruo Katakura, Rie Ichihashi, Zhuqing He, Nobuaki Ichijo, Norio Kobayashi & Makio Takeda:
Ground crickets singing in volcanic warm “islets” in snowy winter: Their seasonal life cycles, photoperiodic responses and origin.
Entomological Science, 19(4), 416-431

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