アルティカ・シルシコラ
甲虫の種類

アルティカ・シルシコラ
博物館の標本
科学的分類 この分類を編集する
王国： 動物界
門: 節足動物
クラス： 昆虫類
注文： 甲虫目
亜目: 多食性
インフラオーダー: キュウリ状蛹
家族： ハムシ科
属: アルティカ
種：
A. サーシコラ
二名法名
アルティカ・シルシコラ
大野、1960年

Altica cirsicolaは、ハムシ科（一般にハムシとして知られる）に属するAltica属のノミハムシの一種です。 [1] [2] A. cirsicolaは東アジア全域に生息しています。 [3]成虫はCirsium属の植物のみを餌とします。 [4]この食料源は、本種が植物の葉に穴を開ける機会を提供し、カモフラージュと捕食者からの保護に役立ちます。 [5]

A. cirsicolaのオス、メスともに生涯を通じて複数回の交尾を行う。[6] A. cirsicolaのオスは配偶者選択行動を示すことが発見されており、クチクラ炭化水素（CHC）を複数のシグナルの一つとして利用し、潜在的な配偶者を特定するのに役立てている。[6]

A. cirsicolaは長距離を跳躍する能力を持っており、捕食者から逃れる手段となっている。[7] A. cirsicolaや他のノミハムシの跳躍機構は非常に効率的であると説明されており、この跳躍能力を分析するためのいくつかの研究が実施されている。[7] [8] A. cirsicolaや他のノミハムシの跳躍機構は、跳躍可能なロボットバイオニック脚の設計提案につながっている。 [8]

A. cirsicolaは腸内に微生物群集を有しています。 [4]この微生物群集は、同所的に生息する他のAltica属の微生物群集と比較されており、このような細菌群集の存在が甲虫にいくつかの利点をもたらすと考えられています。[4]

地理的範囲

Altica属の甲虫は世界中に広く分布しているが、A. cirsicolaは主に東アジア全域に分布している。[9] [3]この種は日本と中国が原産である。[10]最近の報告では他の地域でもこの種が見つかっており、2024年の出版物ではロシアで初めてこの種の存在が文書化されている。[11] A. cirsicola は北朝鮮と韓国の両方で存在が報告されており、特に漢拏山国立公園でこの種が記録されている。[1] [12] A. cirsicolaはAltica carduorumと形態的にほぼ同じであるが、A. carduorumはヨーロッパが原産である。[10]

食料資源

他の多くのハムシ類と同様に、A. cirsicolaは植物の葉を食べる草食動物です。 [5] A. cirsicolaはアザミ属の植物のみを食べます。[4]特に、本種はアザミ属セトサムを食べることが知られています。[5]

A. cirsicola がC. setosumを餌とする場合、この甲虫は植物の葉に特殊な穴を開けます。[5]植物に開けられる穴は、通常、昆虫の体の半分ほどの大きさで、均一です。[5] A. cirsicolaの解剖学的構造、特に前腸の容積と頭部前胸部領域の可動域の制限により、甲虫が餌を食べている間に開ける穴の大きさが制限されます。[5]これらの穴の存在は、甲虫を視覚的に認識することを困難にするため、一種のカモフラージュとしても機能します。[5]

生涯の歴史

他の甲虫種と同様に、A. cirsicolaは変態過程を経て発達する。[13]

卵

アルティカ属の甲虫の卵は楕円形で、長さは約1～2mmです。雌は葉の表側または裏側に1～15個の卵を産みます。[13]

幼虫

卵は約5～8日で幼虫に成長し、暗褐色から黒色を呈する。[14] Altica属の幼虫は、典型的には体長約5.2mmである。この属の幼虫の体構造は10の明確な節から構成される。[15]幼虫は産卵した葉で生活し、そこで餌を得る。幼虫期には3齢期があり、小型の幼虫は通常宿主植物の葉の下部に、大型の幼虫は上部に生息し、宿主植物の葉を餌とする。[13]

蛹

アルティカ属の幼虫は宿主植物から離れ、地面または落葉の中で蛹化する。幼虫は蛹化と越冬を生き延びるためのシェルを形成する。シェルは上顎腺から分泌される粘液で作られる。 [13]

アダルト

蛹化は誕生後の春に終了し、成虫はケースから出てきます。成虫は宿主植物であるアザミ属の葉を食べます。[15] [4]成虫の雌は一般的に成虫の雄よりも体が大きいです。[13]アルティカ属の甲虫の生息地域は、年間に産まれる世代数に影響を与える可能性があります。北部に生息する成虫は通常、年間1世代しか子孫を産みませんが、南部に生息する成虫はより多くの子孫を産む可能性があります。[13]

保護行動

穴を食むカモフラージュ

A. cirsicola は、他のいくつかのハムシ種と同様に、宿主植物の食物資源である葉を食べている間に均一な穴を開ける。[5]これらの穴は、ハムシが相互作用する背景環境を変化させることで、種をカモフラージュするのに役立つ。 [5]このカモフラージュは人間に対しても有効である。[5]葉に穴が多く、穴の大きさがハムシの大きさと同程度であるほど、ハムシの識別が難しくなる。また、種は、カモフラージュの有効性を高めるために、穴の大きさと量を考慮して摂食を最適化している可能性がある。[5]穴摂食カモフラージュ行動を引き起こした主な捕食者は、おそらく鳥類である。[5]鳥類は昆虫を見つけるために主に視覚的な手がかりを使用するため、穴摂食カモフラージュはハムシがそのような捕食者を避けるのに大きく役立つと考えられている。[5]

ジャンプ

A. cirsicolaが捕食者を避けるために示すもう一つの行動は跳躍である。 [7]跳躍は多くの昆虫に見られる防御行動であるが、A. cirsicolaや他のノミハムシにおける跳躍のメカニズムを調査する広範な研究がなされてきた。[7] [8] A. cirsicolaは自身の体長よりもはるかに長い距離を跳躍することができる。[8]野生では、この種は捕食者から素早く逃げるために葉の房に飛び込むと考えられている。[7]

遺伝学

との比較A. カルデュオルム

A. cirsicolaとA. carduorumは、生理学的に非常に類似したAltica属の 2 つの甲虫種です。 [10]どちらも、細長い体型やわずかに凸状の側面などの特徴があります。[10]体と付属肢はどちらも、淡い紫色の濃い金属青色をしています。[10]これらの甲虫は遺伝的類似性も示しています。 A. carduorumとA. cirsicolaには、それぞれ 39 と 27 の増幅可能で有用な遺伝子座がありました。[10] 2 種間の遺伝的変異は 20% でした。2 種間の遺伝的類似性は低く、このレベルは 46% でした。[ 10 ]これは、形態学的類似性によりA. carduorumとA. cirsicolaが兄弟種であることを示しています。 [10]これらは生殖的に隔離されています。A. caruorumとA. cirsicolaの遺伝的差異は、これらを防除剤として利用するという観点からは、特にカナダアザミの防除剤としての利用の可能性を考えると、両者を2つの異なる種として扱うべきであることを示している。[10]

との比較A. fragariaeそしてA. viridicyanea

A. cirsicola、A. fragariae、およびA. viridicyaneaは、同所性であるAlticaの3種の甲虫、つまりほぼ同じ地理的場所に生息する3種の甲虫です。[16]これらの3種の甲虫は、異なる科の植物を食料源としていますが、形態的には非常によく似ています。[16] Nie ら (2019) による研究では、ミトコンドリアゲノムと系統解析を使用して、3種の甲虫の違いを判定しました。[16]この研究では、 A. fragariaeは他の2種と遠縁である一方、 A. cirsicolaとA. virdicyaneaは非常に類似していることがわかりました。[16]ミトコンドリアゲノムを使用して距離ベースまたはツリーベースの系統発生を単独で作成しても、 A. cirsicolaとA. virdicyaneaを確実に区別することはできませんでした。 [16]ミトコンドリアゲノムは非常に類似しているが、甲虫の種は、甲虫が餌とする植物や雄の甲虫の生殖器などの身体的特徴を特定するなど、他の方法を使用して互いに区別することができる。[16]

交尾

他のアルティカ属の種と同様に、A. cirsicolaの雄雌は生涯を通じて複数回交尾する。[6]雄雌ともに生涯を通じて複数の性交渉相手を持つことがある。[6]本種の 交尾は通常約20分間続く。[6]交尾後、配偶者保護行動（mate guarding）が発生することがあり、保護された甲虫は他の交尾の機会を逃す可能性がある。この配偶者保護行動は交尾後数時間にわたって継続することがある。[6]

男性の選択

動物においてオスの配偶者選択は一般的にあまり一般的ではないが、 A. cirsicolaではオスの配偶者選択が淘汰される可能性があることがわかっている。[6] A. cirsicolaの個体群は世代が重複し、通常は密集しているため、この種のオスは性的に未成熟なメスと成熟したメスの両方に遭遇することが多く、また他のオスや、他のアルティカ属の甲虫に遭遇することもある。[6] A. cirsicola のオスは生涯を通じて多種多様な遭遇をするため、他の個体の性別を識別でき、メスの場合は性的に成熟しているかどうかを識別できる。[6]

A. cirsicolaのオスは、行動的な手がかりを用いて交尾相手を見つけないことが分かっています。 [6] クチクラ炭化水素（CHC）は、交尾相手を特定する役割を果たしています。[6] CHCは、ほとんどの昆虫のクチクラを覆う炭化水素鎖で、通常はコミュニケーションや防水性を提供する役割を果たしています。[17] A. cirsicolaでは、CHCの化学組成は性別と性成熟によって異なります。[6]オスはこれらの違いを評価して交尾相手を特定する可能性があります。しかし、研究者たちは、オスの交尾相手選択には他の未知のシグナルも関与しており、CHCの利用は一つの要素に過ぎないと考えています。[6]

生理

Altica cirsicola の成虫は幅約 2 mm、長さ約 4 mm です。[7]成虫は、跳躍の補助としてよく使われる羽を持っています。[7]体の形は細長く、側面はやや凸状になっています。[10]体色は濃い青色で、金属のような質感で、紫色の色合いもあります。[10] A. cirsicola は、別のノミハムシの一種であるAltica carduorumと見た目が非常に似ており、形態学的にこの 2 種を確実に区別することは非常に困難です。[10]形態学的類似性にもかかわらず、DNA 分析により、この 2 種は別種であることが示唆されています。[10]

ジャンプ機構

A. cirsicola は跳躍力があり、捕食者から素早く逃げることができる。[7] A. cirsicolaの跳躍過程は、他の数種のノミハムシと同様、4段階から成ると説明されている。[8]最初の段階は準備段階で、この段階では後肢の筋肉が収縮する。[8] 2番目の段階は開始段階で、大腿骨に張力が蓄積され、大腿骨がカタパルトのような働きをするようになる。[8] 3番目の段階は非常に短く、もはや保持できない張力が蓄積され、跳躍の引き金となる。[8]最後に、4番目の段階では、この甲虫は地面からカタパルトのように投げ出され、張力が解放されて筋肉が弛緩し始める。[8]

A. cirsicolaなどのノミハムシの跳躍機構は非常に効率的であるとされており、体長に比べて非常に短い時間で非常に長い距離を跳躍することができる。[8]さらに、これらのハムシは疲れることなく30回以上繰り返し跳躍することができる。[8]これらのハムシの跳躍機構の効率的な性質は、跳躍可能なバイオニック脚 の設計にインスピレーションを与えており、ロボットへの応用も期待されている。 [8]

傾斜の異なる着陸プラットフォームを用いた研究において、A. cirsicolaは3つの顕著に異なる跳躍モードを示した。[7] 1つは「無翼モード」と呼ばれ、跳躍中は羽が閉じており、空中でも閉じたままである。[7]もう1つは「中間モード」と呼ばれ、跳躍中は羽が閉じているが、空中では開く。[7]このモードでは、羽が開いているのは回転運動を軽減するためと考えられている。最後のモードは「有翼モード」と呼ばれ、離陸時に羽ばたくことで羽を使用する。[7]この研究では、「無翼モード」が跳躍に最もよく使用されたモードであったが、ほとんどの個体は特定のモードを好んでいた。[7]羽の使用により跳躍速度が遅くなり、着地時の衝撃が軽減された。[7]

マイクロバイオーム

A. cirsicola の腸内には微生物群が存在し、いくつかの利点をもたらす可能性があります。 [4] Altica 属の甲虫（特にA. cirsicola、A. fragariae、A. viridicyanea）を抗生物質で処理すると、甲虫の発育に悪影響を及ぼします。[4]これらの種の微生物叢は、成長を促進する栄養素を提供したり、甲虫にとって有毒である可能性のある植物性食品資源からの化合物の消化を助けたりするなど、いくつかの利点をもたらす可能性があります。[4]

前述のアルティカ属の甲虫3種はそれぞれ異なる植物種を餌としているが、その細菌群集は種間で大きな違いはない。[4]そのため、同所的に生息するアルティカ属の 甲虫3種は、それぞれの植物性食物源からではなく、土壌などの共通の供給源から腸内細菌叢を獲得している可能性があると考えられている。[4] 3種間で腸内細菌叢の組成に大きな違いは見られないが、甲虫が採取された地理的な場所は、腸内に存在する細菌の種類に影響を与えている。[4]

ボルバキア感染

ボルバキアは甲虫の体内に生息し、生殖隔離に影響を与える細菌である。 [18]アルティカ属甲虫一方向性細胞質不和合性（CI）と高いボルバキア感染率が観察されている。 [18]細胞質不和合性は、節足動物種によく見られるボルバキア感染によって引き起こされる交配不和合性の一種である。 [19]細胞質不和合性が発生すると、感染したオスは、同じくボルバキアに感染したメスと交尾して繁殖することができるが、オスは実際には不妊であり、感染していないメスとは繁殖できない。 [19]

2019年にWeiらが行った、 WolbachiaのAltica属への効果を調査した研究では、WolbachiaはA. cirsicolaにおいて100%の感染率を示した。[18]この研究では、多座配列タイピング（MLST ）マーカーを用いて、 Altica属甲虫に感染したWolbachiaの種類を特定した。 [18] Wolbachiaの遺伝子は、 A. cirsicolaで3つの配列タイプを示した。[18]優勢株タイプST505は、A. cirsicolaにあった。[18]系統解析の結果、7つのWolbachia配列がスーパーグループBと呼ばれるスーパーグループに属していることが明らかになった。[18] A. cirsicola （ST505）における優勢Wolbachia株は、スーパーグループAに属する株ST348と関連している。[18]

ボルバキアの交配への影響を調べるため、感染した雄と治癒した雌を交配させた。[18]その結果、孵化率に変化は見られなかった。抗生物質も孵化率に影響を与えなかった。[18]ボルバキア由来のCIは、新たな昆虫種を生み出す可能性もある。[18]異なるアルティカ属甲虫種に複数のボルバキア株が存在するにもかかわらず、孵化率に変化が見られなかったことから、CIはアルティカ属甲虫の繁殖に特に影響を与えていないことが示唆される。[18]

環境との相互作用

A. cirsicolaは、カナダアザミ（Cirsium arvense）の生物的防除法として利用できる可能性がある。[10]カナダアザミは、作物に被害を与えることが知られている侵入植物種である。[20]類似の甲虫種であるAltica carduorumは、1960年代に北米でカナダアザミの防除法として利用されたが、効果はなかった。[10]予備調査の結果、 A. cirsicolaはカナダアザミの防除法として利用できる可能性があることが示唆されている。[10]

参考文献

  1. ^ ab 「朝鮮半島のハムシ（甲虫目：ハムシ科）の注釈付きチェックリスト、コメントと新記録付き - Far Eastern Entomologist」www.biosoil.ru . doi : 10.25221/fee.404.1 . 2024年4月4日閲覧。
  2. ^ エレノア・F・フィリップス;ジレット＝カウフマン、ジェニファー・リン（2019-04-12）。 「Altica 属のノミハムシ: Altica spp. (昆虫綱: 鞘翅目: 甲虫目): EENY-721/IN1238、2019 年 1 月」。EDIS。2019年（2）。土井：10.32473/edis-in1238-2019。ISSN  2576-0009。
  3. ^ ab Xue, Huai-Jun; Li, Wen-Zhu; Nie, Rui-E.; Yang, Xing-Ke (2011-11-15). 「近縁同所性スペシャリスト3種における最近の種分化：多座位配列、交配後隔離、および共生生物データを用いた推論」. PLOS ONE . 6 (11) e27834. Bibcode :2011PLoSO...627834X. doi : 10.1371/journal.pone.0027834 . ISSN  1932-6203. PMC 3217007. PMID 22110767  . 
  4. ^ abcdefghijk Wei, Jing; Segraves, Kari A.; Li, Wen-Zhu; Yang, Xing-Ke; Xue, Huai-Jun (2020年11月). 「腸内細菌叢とアルティカノミハムシのスペシャリストとしてのパフォーマンスへの貢献」 .微生物生態学. 80 (4): 946– 959. Bibcode :2020MicEc..80..946W. doi :10.1007/s00248-020-01590-x. ISSN  0095-3628. PMID  32880699.
  5. ^ abcdefghijklm レン・ジン; グンテン・ナターシャ・デ; コンスタンティノフ・アレクサンダー・S.; ヴェンクル・フレドリック・V.; ゲ・シチン; フー・デイビッド・L. (2018年6月1日). 「カモフラージュのための噛み穴」.動物科学. 35 (3): 199– 207. doi :10.2108/zs170136. ISSN  0289-0003. PMID  29882497.
  6. ^ abcdefghijklm Xue, Huai-Jun; Zhang, Bin; Segraves, Kari A.; Wei, Jia-Ning; Nie, Rui-E.; Song, Ke-Qing; Liu, Jie; Li, Wen-Zhu; Yang, Xing-Ke (2016年1月). 「接触クチクラ炭化水素は、アルティカノミハムシにおける種内変異を識別するための交配の手がかりとなる」. Animal Behaviour . 111 : 217– 224. doi :10.1016/j.anbehav.2015.10.025. ISSN  0003-3472.
  7. ^ abcdefghijklmn Zong, Le; Wu, Jianing; Yang, Pingping; Ren, Jing; Shi, Guanya; Ge, Siqin; Hu, David L. (2023-03-01). 「ノミハムシの傾斜プラットフォームへの跳躍」. Journal of Comparative Physiology A . 209 (2): 253– 263. doi :10.1007/s00359-022-01567-w. ISSN  1432-1351. PMID  36166060.
  8. ^ abcdefghijkl Ruan, Yongying; Konstantinov, Alexander S.; Shi, Guanya; Tao, Yi; Li, You; Johnson, Andrew J.; Luo, Xiaozhu; Zhang, Xinying; Zhang, Mengna; Wu, Jianing; Li, Wenzhu; Ge, Siqin; Yang, Xingke (2020-02-24). 「ノミハムシ（甲虫目、ハムシ科、アルティキニ）の跳躍機構、バイオニクスへの応用、そしてロボット跳躍脚の予備設計」. ZooKeys (915): 87– 105. Bibcode :2020ZooK..915...87R. doi : 10.3897/zookeys.915.38348 . ISSN  1313-2970. PMC 7052025 . PMID  32148424 . 
  9. ^ Konstantinov AS, Vandenberg NJ 1996. 旧北区ノミハムシハンドブック（甲虫目：ハムシ科：Alticinae）.国際昆虫学寄稿誌、第1巻、第3部. ゲインズビル、フロリダ州：Associated Publishers. 237–440頁.
  10. ^ abcdefghijklmnop Laroche, A.; DeClerck-Floate, RA; LeSage, L.; Floate, KD; Demeke, T. (1996年6月). 「Altica carduorumとAltica cirsicola（甲虫目：ハムシ科）は異なる種か？カナダにおけるカナダアザミの生物的防除におけるA. cirsicolaの放出への影響」. Biological Control . 6 (3): 306– 314. Bibcode :1996BiolC...6..306L. doi :10.1006/bcon.1996.0039. ISSN  1049-9644.
  11. ^ Romantsov, PV (2023-09-01). 「ロシア極東南部におけるハムシ類（甲虫目、ハムシ科）の動物相に関する新データ」昆虫学評論. 103 (6): 647– 665. doi :10.1134/S0013873823060064. ISSN  1555-6689.
  12. ^ Jung, Sai-Ho; Oh, Hong-Shik (2012-03-01). 「漢拏山国立公園ヨンシルの昆虫相（鱗翅目昆虫を除く）」. Journal of Korean Nature . 5 (1): 27– 36. doi : 10.7229/jkn.2012.5.1.027 . ISSN  1976-8648.
  13. ^ abcdef LeSage, Laurent (1995年6月). 「メキシコ以北の北米に生息するアルティカ・ミュラー（甲虫目：ハムシ科）の原産種の改訂」 . The Canadian Entomologist . 127 (3): 295– 411. doi :10.4039/Ent127295-3. ISSN  1918-3240.
  14. ^ "flea beetle - Altica spp". entnemdept.ufl.edu . 2024年4月24日閲覧。
  15. ^ ab Lee, Jong Eun; Shim, Jae Hun (2003). 「北米産Alticinae（甲虫目：ハムシ科）幼虫の幼虫特性による系統的研究 - パート1：北米産Altica属」.動物系統学、進化、多様性. 19 (1): 19– 31. ISSN  2234-6953.
  16. ^ abcdef Nie, Rui-E; Wei, Jing; Zhang, Shou-Ke; Vogler, Alfried P.; Wu, Ling; Konstantinov, Alexander S.; Li, Wen-Zhu; Yang, Xing-Ke; Xue, Huai-Jun (2019年8月). 「Alticaノミハムシ科の3種の同所性ノミハムシ（昆虫綱、ハムシ科）におけるミトコンドリアゲノムの多様化」 . Zoologica Scripta . 48 (5): 657– 666. doi :10.1111/zsc.12371. ISSN  0300-3256.
  17. ^ Menzel, Florian; Blaimer, Bonnie B.; Schmitt, Thomas (2017-03-15). 「クチクラ炭化水素はどのように進化するのか？生理学的制約と気候的・生物学的選択圧は複雑な機能特性に作用する」Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences . 284 (1850) 20161727. doi :10.1098/rspb.2016.1727. ISSN 0962-8452  . PMC 5360911. PMID  28298343. 
  18. ^ abcdefghijkl Wei, Jing; Segraves, Kari A.; Xiao, Bing-Han; Li, Wen-Zhu; Yang, Xing-Ke; Xue, Huai-Jun (2019年7月3日). 「Wolbachia感染の高い有病率は、Alticaノミハムシの一方向性細胞質不適合性を説明できない」 .英国王立昆虫学会. 45 (1): 67– 78. doi :10.1111/een.12774. ISSN  0307-6946.
  19. ^ ab Chen, Hongli; Zhang, Mengwen; Hochstrasser, Mark (2020-07-25). 「細胞内共生細菌による細胞質不適合性の生化学」. Genes . 11 (8): 852. doi : 10.3390/genes11080852 . ISSN  2073-4425. PMC 7465683. PMID 32722516  . 
  20. ^ エヴァンス、ジェームズ・E. (1984). 「カナダアザミ（Cirsium arvense）：管理方法に関する文献レビュー」.ナチュラルエリアジャーナル. 4 (2): 11– 21. ISSN  0885-8608. JSTOR  43910777.
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