17年ゼミはどう羽化のタイミングを決めているのか?~野外調査による4年ゲート仮説の検証~

ad

2025-08-28 京都大学

アメリカ東部に生息する周期ゼミ(素数ゼミ)は、13年または17年ごとに一斉に羽化する独特の生活史を持ちますが、その羽化決定の仕組みは未解明でした。京都大学の曽田貞滋教授(名誉教授)らの国際共同研究チームは、**「4年ゲート仮説」**を野外調査と遺伝子解析により検証しました。この仮説は、周期ゼミの終齢幼虫が羽化を決定できるのは4の倍数年であり、その年に臨界体重を超えると越冬後の翌年春に羽化する、というものです。2019〜2022年にかけて17年ゼミの11〜17歳の幼虫を調査した結果、16歳のほぼ全個体と12歳の一部の大きな個体が秋までに変態を決定し、翌春に羽化することが確認されました。また、遺伝子発現解析から、秋に変態が決まった後も冬眠により羽化が翌春に持ち越されることが示唆されました。これにより、周期ゼミがどの年に羽化を迎えるかを決める仕組みの一端が解明され、長年の謎に迫る成果となりました。本研究成果は Proceedings of the Royal Society B に2025年8月27日付で掲載されました。

17年ゼミはどう羽化のタイミングを決めているのか?~野外調査による4年ゲート仮説の検証~

<関連情報>

When and how do 17-year periodical cicada nymphs decide to emerge? A field test of the 4-year-gate hypothesis

Namiho Saito,Satoshi Yamamoto,Satoshi Kakishima,Yutaka Okuzaki,Andrew Rasmussen,Diler Haji,Shota Nomura,Hiroyuki Tanaka,Takehiko Itoh,Jin Yoshimura,Chris Simon,John R. Cooley,Gene KritskyandTeiji Sota
Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences  Published:27 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1098/rspb.2025.1306

Abstract

The 17-year cicadas (Magicicada spp.) are renowned for the longest, strictly regulated juvenile period in insects, yet how they control their life cycle is unknown. Here, we test our hypothesis of adult emergence decision points at developmental gates of 4n years based on critical body weight (CBW). We studied growth and gene expression in 11–16-year-old last instar nymphs of two Magicicada species at multiple locations in autumn. The decision to emerge was reliably indicated by eye-colour change from white to red. We found that almost all 16-year-old nymphs were red-eyed (thus decided to emerge) with large body weights probably exceeding critical body weight, and a small but appreciable proportion of autumn 12-year-old nymphs having larger body weights than white-eyed nymphs similarly made the decision to emerge. However, nymphs of other ages were not red-eyed even if they had large body weights, except for very few cases. Red-eyed nymphs showed elevated expression for genes involved in response to external stimuli, especially light, and for genes facilitating adult morphological development, but genes for adult metamorphosis and moulting were expressed only after overwintering, at 17 years old. Thus, 17-year cicadas likely make the decision to emerge principally at 4-year gates, if they have achieved critical body weight as hypothesized.

生物環境工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました