求愛するか、攻撃するか～男性ホルモンの働きが弱まると、メダカのオスは判断を誤る～

2024-05-27

2024-05-27 東京大学

発表のポイント

男性ホルモンの作用を細胞に伝える2種類のタンパク質のいずれかを働かなくしたメダカのオスは、他のオスに求愛したり、メスに攻撃したりするようになりました。
通常のオスが相手の性別に応じて求愛するか攻撃するかを適切に判断できるのは、男性ホルモンがこれらのタンパク質を介して働くからだと考えられます。
脊椎動物のオスは出会った相手に求愛するか攻撃するかをどのように判断しているのか、という長年の問いに答える大きな手がかりが得られました。

2匹のオスメダカ(撮影:古川郁)。通常のオスは、他のオスに出会うと攻撃を仕掛けるが、男性ホルモンの働きが弱まったオスは求愛してしまう。

発表概要

どの動物でも、成熟したオスは通常、メスに出会うと求愛し、他のオスに出会うと攻撃を仕掛けます。今回、東京大学大学院農学生命科学研究科の大久保範聡教授と西池雄志大学院生の研究グループは、男性ホルモンの作用を細胞に伝えるAraというタンパク質を働かなくしたメダカのオスが、他のオスに対してほとんど攻撃せず、そのかわりに盛んに求愛することを見出しました。また、男性ホルモンの作用を細胞に伝える別のタンパク質Arbを働かなくしたメダカのオスは、メスに対してあまり求愛せず、攻撃してしまうことも見出しました。AraとArbのどちらが働かなくなったメダカのオスも、相手の性別を正しく認識でき、メスへの性指向も保持しているにも関わらず、通常のオスとは違う判断をしてしまうことも分かりました。通常のオスでは、男性ホルモンがAraとArbを介して働くことで、出会った相手の性別に応じて求愛と攻撃のどちらか一方のみを適切に選択することが可能となっていると考えられます。

発表内容

動物種を問わず、成熟したオスは通常、メスに出会うと求愛して交尾を試みる一方、他のオスに出会うと攻撃を仕掛けます。出会った相手に求愛するか攻撃するかを、オスはどのように判断しているのか。この問いには、古くから多くの関心が寄せられてきました。去勢したオスはメスにあまり求愛しなくなったり、他のオスへの攻撃性が低くなったりします。このような観察などから、精巣から放出される男性ホルモンによって求愛や攻撃が促進されることは分かっていました。しかし、なぜ通常のオスはオスには求愛しないのか、メスには攻撃しないのかなど、詳しいことは分かっていませんでした。
今回、本研究グループは、男性ホルモンの受容体(注1)の一種Araをゲノム編集(注2)によって働かなくしたメダカのオスが、他のオスに対してほとんど攻撃せず、そのかわりに盛んに求愛することを見出しました(図1)。また、男性ホルモンの別の受容体Arbを働かなくしたメダカのオスは、メスに対して求愛はするものの、その頻度が低下し、求愛後に交接(哺乳類でいう交尾)ではなく攻撃してしまうことも見出しました(図2)。これらの受容体が働かなくなると男性ホルモンの作用が弱くなるため、オスへの攻撃やメスへの求愛が減ることはある程度想定していました。しかし、通常のオスとは逆にオスに求愛したりメスに攻撃したりするようになったのは想定外のことでした。これらの発見から、通常のオスでは、男性ホルモンがAraを介して働くことで、オスには求愛せずに攻撃するようになり、男性ホルモンがArbを介して働くことで、メスには攻撃せずに求愛するようになることが分かりました。これらの作用が合わさることで、オスは出会った相手の性別に応じて、求愛と攻撃のどちらか一方のみを適切に示すことができると考えられます。

図1:Araを働かなくしたメダカのオスは、他のオスに盛んに求愛する
(A)通常のオス(図中の通常オス)、もしくはAraを働かなくしたオス(図中のAra変異オス)を相手役のオスと同じ水槽に入れ、しばらく行動を観察した。
(B)行動観察の結果。通常オスとAra変異オスが相手役のオスに示した攻撃行動や求愛行動を時間軸上にプロットした。それぞれの行が1個体分の観察結果を示す。上の4行が通常オス(代表的な4個体分)のデータで、下の4行がAra変異オス(代表的な4個体分)のデータ。赤は攻撃行動、黄色は求愛行動、青は交接(哺乳類でいう交尾)を示す。相手役のオスに対して、通常オスはもっぱら攻撃行動を示した一方、Ara変異オスは盛んに求愛行動を示した。

図2:Arbを働かなくしたメダカのオスは、メスに攻撃する
(A)通常のオス(図中の通常オス)、もしくはArbを働かなくしたオス(Arb変異オス)を相手役のメスと同じ水槽に入れ、しばらく行動を観察した。
(B)行動観察の結果。通常オスとArb変異オスが相手役のメスに示した求愛行動や攻撃行動を時間軸上にプロットした。それぞれの行が1個体分の観察結果を示す。上の4行が通常オス(代表的な4個体分)のデータで、下の4行がArb変異オス(代表的な4個体分)のデータ。赤は攻撃行動、黄色は求愛行動、青は交接(哺乳類でいう交尾)を示す。相手役のメスに対して、通常オスは一度も攻撃しなかった一方、Arb変異オスは何度も攻撃を繰り返した。

意外なことに、AraとArbのどちらが働かなくなったオスも、出会った相手がオスかメスかを正しく認識できており、メスへの性指向(注3)も保持していました。それにも関わらず通常のオスとは逆の判断をしてしまうことから、男性ホルモンは、性別の認識や性指向に関わるのではなく、その後の意思決定(相手がメスだから求愛しようとか、オスだから攻撃しようという判断)に関わると考えられます。また、男性ホルモンはAraを介して、視床下部(注4)とよばれる脳領域の神経細胞を活性化し、そこで社会的な行動に関わる脳内ホルモンの合成を促進すること、Arbを介して視索前野(注4)とよばれる脳領域の神経細胞を活性化し、そこで行動に関わる別の脳内ホルモンの合成を促進することも分かりました。脊椎動物のオスは出会った相手に求愛するか攻撃するかをどのように判断しているのか、という長年の問いに答える大きな手がかりが得られたことになります。

発表者

東京大学大学院農学生命科学研究科
大久保　範聡　教授
西池　雄志　博士課程

発表雑誌

雑誌: Proceedings of the National Academy of Sciences(米国科学アカデミー紀要)
題名: The decision of male medaka to mate or fight depends on two complementary androgen signaling pathways
著者: Yuji Nishiike, Kataaki Okubo*(* 責任著者)
DOI: 10.1073/pnas.2316459121
URL: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2316459121