栄養が豊富でも、あえて胞子をつくる野生酵母――ショウジョウバエに「食べられる」ことが、コストの高い有性生殖を支える

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2026-10-02 国立遺伝学研究所

国立遺伝学研究所と九州工業大学の研究グループは、日本各地から採取したジャポニカス分裂酵母(Schizosaccharomyces japonicus)が、栄養豊富な環境でも高頻度に有性生殖を行い、胞子を形成する「恒常的胞子形成(hc⁹⁰)」形質を示す理由を調べた。通常、酵母は栄養豊富な条件では無性生殖で増殖し、栄養が乏しくなると有性生殖によって環境ストレスに強い胞子を作る。しかし実験では、ショウジョウバエに酵母を食べさせると、消化されやすい栄養細胞に対して胞子が生き残り、10世代にわたる継代でもhc⁹⁰形質が維持された。さらに、低頻度だったhc⁹⁰酵母がハエの消化管通過後に0.3%から95.3%まで増加する例も確認された。ゲノム解析では、有性生殖開始に関わる複数遺伝子の変異が見つかり、遺伝子間相互作用によってこの形質が生じることが示された。昆虫による捕食・消化が、胞子形成を促す自然選択圧として働き、栄養豊富な環境でも高コストな有性生殖を維持する進化を説明する成果である。

栄養が豊富でも、あえて胞子をつくる野生酵母――ショウジョウバエに「食べられる」ことが、コストの高い有性生殖を支える
野生酵母の採取風景。果樹園に昆虫を誘き寄せるトラップを設置し、集めた昆虫から酵母を分離する。山梨県にて。

<関連情報>

野生分裂酵母における恒常的な胞子形成は昆虫媒介生存率を高める Constitutive sporulation in wild fission yeast enhances insect-mediated survival

Hironori Niki, Shunsuke Noda, Keigo Fujiwara, +2 , and Taisuke Seike
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:October 1, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2607475123

Abstract

Sexual reproduction is generally considered costly for unicellular organisms and is typically induced in yeast only under nutrient limitation. However, wild strains of Schizosaccharomyces japonicus isolated from fruit flies in Japan exhibit constitutive sporulation even under nutrient-rich conditions. Here, we investigated the ecological and evolutionary significance of this unusual phenotype. We demonstrate that spores produced under nutrient-rich conditions survive passage through the digestive tract of Drosophila melanogaster, whereas vegetative cells do not. Although constitutive sporulation reduces competitive growth during laboratory serial passaging, fly-mediated transmission strongly enriches high-sporulation (hc90) strains, indicating positive selection by insect predation. Experimental evolution using a chemically mutagenized library further confirmed that passage through fruit flies enriches mutants capable of nutrient-independent sporulation. Whole-genome and genetic analyses revealed that the hc90 phenotype is associated with combinations of mutations in six meiotic regulatory genes—byr2, mcs4, ste6, ste11, tor2, and win1—suggesting epistatic interactions rather than single-gene effects. Suppressor mutations arising during laboratory cultivation frequently targeted ste11, reinforcing its central role in regulating this trait. Field surveys showed that genetically diverse hc90 strains are widely distributed across Japan from insects, flowers, moss, and soil. Together, our findings indicate that long-term yeast–insect interactions can maintain costly sexual reproduction as an adaptive strategy for survival and dispersal. This study provides direct experimental evidence linking microbial reproductive strategies to ecological selection by animal hosts.

生物環境工学
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