ブラシフット蝶の属
ヘリコニウス 属は、一般的にロングウィングス または ヘリコニアンの 名で知られる 、色鮮やかで広範囲に分布する ブラシフット蝶 の 属 です。この属は、南アメリカから北はアメリカ合衆国南部に至るまで、新世界の熱帯および亜熱帯地域全体に分布しています。この蝶の幼虫は、 トケイソウ科の蔓性 植物を食べます。成虫は鮮やかな羽色の模様を示し、潜在的な捕食者にとって不快な存在であることを示唆します。
ヴィクトリア朝時代の博物学者によって科学的関心の最前線に引き上げられたこれらの蝶は、同種間だけでなく、他の蝶や蛾のグループに属する種との間でも、驚くべき多様性と 擬態を示す。 ヘリコニウス をはじめとする擬態蝶の研究は 、1859年にブラジルから帰国した イギリスの博物学者 ヘンリー・ウォルター・ベイツが、 ガラパゴスフィンチ に同様の多様性を発見していた チャールズ・ダーウィン の説を裏付けるものとなった。
進化研究のためのモデル
ヘリコニウス属の 蝶は、その個体数が豊富で実験室環境での飼育が比較的容易であることに加え、この属に見られる広範な擬態もあって、多くの研究対象となってきました。19世紀から現在に至るまで、この属の研究は、新種がどのように形成されるのか、そしてなぜ自然界がこれほど多様なのかを科学者が理解するのに役立ってきました。特に、この属は ベイツ型擬態 と ミュラー型擬態の 両方の研究に適しています。
Heliconius 属の幼虫が好む植物質の種類と 、その結果として組織に蓄積する毒のため、成虫の蝶は通常捕食者の口には合いません。 [1] この警告は、両者の利益となる鮮やかな色と対照的な羽の模様で告げられ、これは 警告色 として知られています。Heliconius 属 の蝶はこのように互いにミュラー式擬態をしており、また Ithomiini 属 、 Danaini 属 、Riodinidae 属 ( Ithomeis および Stalachtis )、 Acraeini 属の様々な種、および pericopine arctiid 属の蛾とミュラー式擬態を行っています。これらはおそらく、 Papilio zagreus やさまざまな Phyciodina 属を含む、口に合うさまざまなベイツ型擬態者のモデルです 。
収束
Heliconius numata などの Heliconius属の蝶は ミュラー型擬態 を行うことで有名で 、地元の生息地に生息する Melinaea などの不快な他の蝶の種を模倣することで恩恵を受けています。この種の擬態は典型的には 収斂進化 をもたらし、多くの(時には無関係の)種が類似の模様や色彩によって身を守るようになります。これは、よりよく知られている Batesian 型擬態 とは異なる戦略です。Batesian 型擬態では、防御用の色彩や模様はブラフであり、実際に有毒であったり不快な味がする種の模様を模倣します。Müller 型擬態では、集合内のすべての種が誠実な警告を発しますが、集合のメンバー間の類似性により、捕食者と集合のメンバーの 1 人が一度遭遇すると、その捕食者は集合のすべてのメンバーとの今後の遭遇を阻止できます。このようにして、複数の、多くの場合無関係の種が効果的に協力し、互いの捕食者を教育します。 [1]
模倣 種の翅の模様の収斂進化の原因となる遺伝子変化を解明するための研究がなされてきた 。遠縁の Heliconius comimics、 Heliconius melpomene と Heliconius erato に関する分子生物学的研究により、種の相同ゲノム領域が翅の模様の収斂の原因であることが明らかになった。 [2] [3] [4] また、Supple は、2 つの模倣種 H. erato と H. melpomeneに、遺伝子移入を示唆する共有の 一塩基多型 (SNP)がないという証拠を発見し 、色/模様の同じ制御遺伝子が同じ選択圧に応じて同様に変化したという仮説を立てた。 [5] 同様に、分子的証拠から Heliconius numata は 同じ模様の相同遺伝子を共有しているが、これらの遺伝子座は翅の模様のスーパー遺伝子に固定されており、その結果、組み換えが起こらず、翅の模様のモルフが限られていることが示されている。 [6] 最近の研究では、H. erato とH. melpomene の間に古代からの遺伝子移入が見られ、これまで考えられていたよりも多くの遺伝子移入があったことを示唆している。 [7]
ミュラーの擬態/収束に関する一つの謎は、捕食者にとって最高の教育を受けるために、蝶はすべて最終的に同じ色と模様に収束すると予測される点です。しかし、 ヘリコニウス属の 蝶は非常に多様性に富み、同じ地理的領域内に複数の「擬態リング」を形成します。おそらく、さらなる進化的力が働いていると考えられます。 [8] 捕食者心理学の研究では、従来の擬態モデルは、捕食者の擬態パターンの学習と忘却の変動性を適切に説明していないことが示唆されています。 [9] [10]
種分化
さまざまなHeliconius 種における翼の模様の擬態 。
Heliconius 属の蝶は 種分化 の研究モデルである 。 この属では 雑種分化が起こると仮説が立てられており、 Heliconius 属の 蝶に見られる多様な擬態に寄与している可能性がある。 [11] 近縁の 2 種、 H. cydno と H. melpomeneが交雑して H. heurippa 種ができたと提唱されている 。さらに、 Heliconius erato を含む 系統群は Heliconius melpomene より前に放散し 、両種の蝶に見られる羽の模様の多様性を確立した。 [12] H. m. aglope 、 H. timareta 、および H. m. amaryllis の種を含む DNA 配列比較では 、擬態遺伝子座の周辺の遺伝子配列はゲノムの残りの部分と比較して最近分岐したことが判明し、祖先多型による種分化よりも雑種化による種分化の証拠となった。 [13]
交雑は遺伝子移入 と相関関係にある 。サプルとその研究チームは、ゲノムの交雑帯周辺でSNPが多型性を示すことを明らかにしており、これは特定の種における遺伝物質交換における祖先変異を介した遺伝子移入のメカニズムを裏付けるものであると主張している。 [5] 選択要因は、羽の模様や色と相関する遺伝子を中心に遺伝子移入を促進させる可能性がある。 [14] 研究では、擬態遺伝子を含む既知の2つの染色体を中心に遺伝子移入が起こっていることが示されている。 [15]
選好交配は、 H. heurippa を 生殖的に親種から 隔離する。 [16] Melo は、雑種 H. heurippa を対象に、他の雑種と親種の間での選好に関する交配習性を調べる研究を行った。その結果、 H. heurippa は 戻し交配 によって繁殖することを選択した のに対し、親種は戻し交配で繁殖する可能性が非常に低いことが示された。これは重要な意味を持つ。なぜなら、雑種は交配行動によって比較的速やかに親種から隔離され、最終的には遺伝子流動の欠如によって定義される通り、それ自体が種を形成するからである。彼の研究チームはまた、色彩と模様の混合遺伝に加えて、雑種は親種の遺伝子から配偶者に対する混合選好も獲得したという仮説を立てた。H . heurippa は 他の雑種に対して遺伝的な魅力を持っていた可能性が高く、それが生殖的隔離と種分化につながったと考えられる。 [17]
Heliconius属の 蝶は、おそらく稀な形態の種分化、すなわち染色体数を変化させない交雑、同質倍数体交雑種分化の例である。様々な理由から、H. heurippaは交配に関与する色彩形質のH. melpomeneからの遺伝子移入の好例であるものの、もはや 交雑 種 分化 の好例とはみなされていない [18] [1]。問題は、 H. heurippa が現在、より広く分布するH. timaretaの地域型に過ぎないとみなされている点である 。H. timareta はコロンビアとペルーの間のアンデス山脈東斜面に生息し、その分岐個体群には、 H. melpomeneの異なる地理的形態から異なる色彩パターンの遺伝子移入を受けた他の多くの例も見られる。H . heurippaが 親種「H. timareta」から生殖的に十分に隔離されているため、それ自体が種として認められる
可能性は低い。
しかし、ヘリコニウス においては、近年になって少なくとも2つの優れた同質倍数体雑種分化例が見出されている 。まず、 H. hecalesiaは 、H. telesiphe (+ H. clysonymus + H. hortense )と H. erato + H. himera 系統 との古代雑種であることはほぼ確実である。 [19] [20] より最近の例としては、 H. melpomene とH. pardalinus との雑種であることが示されている Heliconius elevatusが挙げられる 。 [21]
警告色の性的選択
警告色を用いた警告行動は種の多様化を促進することが報告されており、ヘリコニウス属の 蝶の多様性の拡大にも寄与している可能性がある 。 [22]
蝶が警告色と擬態を成功させるには、捕食者に自分の不味さを警告するために、色を絶えず進化させなければならない。性淘汰は警告色を維持する上で重要で、全体的な色よりも特定の色合いを選択するのに役立つ。ある研究チームは、一連の蝶の色の特性を決定する技術を使用した。その結果、蝶の背側の方が腹側よりも色が鮮やかであることがわかった。また、性別を比較すると、メスは特定の場所の明るさが異なっているように見えた。 [23] 擬態に関与するどの種でも、微妙な色合いを避けるために特定の色を選択することが重要である。警告色がうまくいかないと、警告色の効率が低下する。特定の色を選択するために、蝶の脳にある神経受容体は、その色合いに不釣り合いな認識と選択を与える。 [24] 蝶におけるこれらの神経的および視覚的手がかりの重要性を検証するため、研究者たちは蝶の羽から色を取り除く実験を行いました。色が取り除かれた蝶は、交尾相手を引きつける能力が低下し、結果として、同種の蝶に比べて繁殖力が低下しました。 [25]
フェロモンの性的選択
メスのヘリコニウスは 、メスを引き付けるために、 黄色い袋からフェロモンを分泌します。この匂いはオスにとってより魅力的に見えるため、メスはオスに魅力的に見えるようにするのです。研究によると、これらのフェロモンを分泌するのは通常、処女のメスの ヘリコニウス であることが分かりました。オスは交尾中に、分泌物を確実にするために、歯状突起を使ってこれらの分泌袋に付着することができます。フェロモンはメスの選択において非常に重要であり、 ヘリコニウス間の交尾の成功率を左右します。 個体群間には生殖的隔離が存在するため、メスはフェロモンに引き寄せられても、似た模様の羽を持つヘリコニウスを選ぶのです 。 [26]
交配と子孫
ヘリコニウスは 2種類の交尾様式を発達させている。主な形態は標準的な有性生殖である。しかし、 ヘリコニウス 属の一部の種は、蛹交尾に関して進化的に収束している。この行動を示す種の一つが ヘリコニウス・カリトニア である。 [27] この交尾様式では、オスの ヘリコニウスは メスの蛹を見つけ、脱皮前日まで待ってから交尾する。この交尾様式では性淘汰は起こらない。 ヘリコニウス・エラトは 独特の交尾儀式を有し、オスは交尾後にメスに抗 媚薬 フェロモンを投与し、交尾したメスに他のオスが近づかないようにする。他のチョウ目昆虫ではこの行動は見られない。 [28]
ヘリコニウス 属の雌蝶は、他の種の蝶よりもはるかにゆっくりと卵を散布します。産卵に必要な栄養分は、幼虫期ではなく成虫期に花粉から摂取します。幼虫期ではなく成虫期に栄養分を吸収するため、成虫の雌は他の種よりもはるかに長生きし、生存と種分化のために卵をより効率的に散布することができます。 [29] この産卵方法は、幼虫期は成虫期よりもはるかに脆弱であるため有用ですが、警告色も利用しています。産卵に必要な栄養分の多くは成虫期に摂取されるため、幼虫期ははるかに短く、捕食の影響を受けにくいのです。 [29]
防御としてのシアン配糖体
ヘリコニウス 蝶は、食用にならないように シアン生成特性を利用しています。つまり、シアン化物基が結合した物質を生成し、最終的には有害物質となります。研究によると、シアン化合物の生成に必要なアミノ酸は花粉を摂食することで得られることが分かっています。 [30] 花粉を摂食するには蜜を摂食するよりも時間がかかりますが、警告特性は捕食者を遠ざけ、摂食時間を増やすのに役立ちます。 [29] ヘリコニウス 蝶の幼虫は、同じくシアン生成特性を持つトケイソウ科の植物を摂食しますが 、幼虫は植物の悪影響から身を守るために、シアン分子を中和する能力を進化させています。 [31]
種
タイガーロングウィング ( Heliconius hecale )
ヌマタオオカミ ( Heliconius numata )
ヘリコニウス・ヘウィツォニ
サラロングウィング ( Heliconius sara )
ドリスロングウィング ( Heliconius doris )
ヘリコニウス 属には45~50種ほどの種が存在すると 、現在の研究者のほとんどが同意しています。これらの種は、ジェラルド・ラマス(2017)による最新のチェックリストに基づき、アルファベット順に列挙されています。 [32] [33] 多くの種において亜種命名法が不完全であることに留意してください(この属には2000種以上の学名が公表されており、その多くは主観的同義語または亜種以下の学名です)。 [34] [35] [36] これらの蝶の有用な追加画像は、主に亜種まで正しく同定されており、様々なウェブサイトで見つけることができます。 [37] [38]
Heliconius antiochus (Linnaeus, 1767) – Antiochus longwing
Heliconius aoede (Hübner, [1813]) – Aoede longwing
Heliconius astraea Staudinger, 1897
Heliconius atthis Doubleday, 1847 – アティスロングウィングまたはニセシマウマロングウィング
ヘリコニウス ベッケイ メネトリエ、1857 年
Heliconius burneyi (Hübner, 1816) – バーニーヒメヒメヒメバチ
Heliconius charithonia (Linnaeus, 1767) – シマウマの長翼
Heliconius chestertonii (Hewitson, 1872)
Heliconius clysonymus Latreille, 1817 – Clysonymus longwing、モンタナロングウィング
Heliconius congener Weymer, 1890
Heliconius cydno (Doubleday, 1847) – cydno longwing
ヘリコニウス・デメテル・シュタウ ディンガー、1897 – デメテル・ロングウィング
Heliconius doris (Linnaeus, 1771) – ドリス・ロングウィングまたはドリス
ヘリコニウス・エゲリア (Cramer、1775)
Heliconius eleuchia Hewitson, 1853 – 白縁長翅またはエレウキア長翅
ヘリコニウス・エレヴァトゥス ・ネルドナー、1901年
Heliconius erato (Linnaeus, 1764) – 深紅の斑点のある長い翼を持つ、赤い郵便配達人
ヘリコニウス・エラトシグニス (Joicey & Talbot、1925) [39]
Heliconius ethilla (Godart、1819) – エチラ・ロングウィング
ヘリコニウス・ゴッドマーニ・シュタウ ディンガー、1882年
Heliconius hecale (Fabricius, 1775) – タイガーロングウィングまたはヘカレロングウィング
Heliconius hecalesia Hewitson, 1853 – 五点長翅
Heliconius hecuba (Hewitson, [1858]) – ヘカベ長翼
Heliconius hermathena (Hewitson, 1853) – Hermathena longwing
Heliconius heurippa (Hewitson, 1853)
Heliconius hewitsoni Staudinger, 1875
ヘリコニウス・ヒエラックス・ヒューイット ソン、1869
ヘリコニウス・ヒメラ・ ヒューイットソン、1867
Heliconius hortense Guérin, [1844] – メキシコオオハナジラミまたはマウンテンオオハナジラミ
Heliconius ismenius Latreille, [1817] – Ismenius tiger または tiger helconian
Heliconius lalitae Brévignon、1996
Heliconius leucadia (ベイツ、1862) – Leucadia longwing
Heliconius luciana Lichy, 1960
ヘリコニウス・メルポメネ (リンネ、1758) – (一般的な)郵便配達人
ヘリコニウス・メタルメ (エリクソン、[1849])
Heliconius metis (Moreira & Mielke, 2010)
ヘリコニウス・ナッテリ・ フェルダー、1865 – ナッテラーのロングウィング
Heliconius numata (Cramer, 1780) – ヌマタヒバリ
Heliconius patinus Salvin、1871 – パキヌス・ロングウィング
Heliconius pardalinus (ベイツ、1862)
Heliconius peruvianus (C. & R. Felder, 1859) – ペルーロングウィング
ヘリコニウス・リキニ (リンネ、1758) – リキニ・ロングウィング
Heliconius sapho (Drury, 1782) – サフォロングウィング
Heliconius sara (Fabricius, 1793) – サラ・ロングウィング
Heliconius telesiphe Doubleday, 1847 – telesiphe longwing
Heliconius timareta (Hewitson, 1867)
Heliconius wallacei Reakirt, 1866 – ウォレスオオカミ
ヘリコニウス・キサントクレス・ ベイツ、1862
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さらに読む
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ヘリコニウス に関連するメディアがあります 。
ヘリコニウス・リサーチ・ワールドワイド
ミシェル・キャスト La La diversité des Heliconius
生命の樹:ヘリコニウス
ヘリコニイニのチェックリスト(地図へのリンク付き)
ニール・ロッサー他: 種の地理的分布データ
Rosser, N; Phillimore, AB; Huertas, B; Willmott, KR; Mallet, J (2012). 「熱帯アメリカにおけるヘリコニア科蝶の種多様性の勾配に関する歴史的説明の検証」 リンネ 協会生物学誌 105 (3): 479– 497. doi : 10.1111/j.1095-8312.2011.01814.x .