Research press release

【進化】性選択がショウジョウバエの巨大な精子をもたらした

Nature

Evolution: Sexual selection drives fruit fly mega sperm

雄のショウジョウバエが非常に大きな精子(長さ5 cmを超えるものもある)をごく少量だけ産生するまでの進化過程について報告する論文が、今週掲載される。

動物の世界では、交尾相手を激しく争う性の個体の方が、交尾相手を獲得するためにもっと派手な装飾(例えば、枝角、真性の角、尾羽)を持っている。雄のショウジョウバエは、特にその比較的小さな体からして異常に大きな精子を産生し、これまでに発見された中で最も極端な性的装飾の事例の1つとなっている。ところが、通常、性選択で有利になるのは、少数の非常に大きな精子に貴重な資源を投資する動物種ではなく、小さな精子を大量に産生する動物種なのだ。

今回、Scott Pitnickたちは、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)の1種において相互作用する性特異的な形質の遺伝学的解析とさまざまな大きさの装飾を持つ種を対象とした雄と雌の生殖能力の健康と栄養への依存度に関する比較解析を組み合わせて行った。その結果明らかになったのは、精子産生が雄の状態と関連していることだ。つまり、最も健康状態がよく、最も質の高い雄が最も大きな精子を最も多く産生するのだ。このことは、雌に間接的な遺伝学的利益をもたらす。最も健康状態がよく、最も質の高い雄との間で生殖がうまくいく可能性が高いからだ。

また、Pitnickたちは、雄のショウジョウバエの精子の長さが雌の受精嚢の長さと共進化したことも明らかにしている。雌のショウジョウバエの受精嚢が長くなり、交尾頻度が高まることで交尾の成功率が高くなったため、雄のショウジョウバエは、巨大な精子を進化させて、競争相手の小さな精子を打ち負かしたとPitnickたちは考えている。

The evolutionary processes that have driven the male fruit fly to produce a very small number of enormous sperm, which can exceed five centimetres in length, are reported in a paper published in this week’s Nature.

In the animal kingdom, the sex that competes more intensely for mates is the sex that evolves more elaborate ornaments (such as antlers, horns and tail feathers) for mate acquisition. The unusually large sperm of male fruit flies, particularly when compared to their relatively small body size, is one of the most extreme examples of sexual ornamentation ever discovered. However, sexual selection typically favours organisms that produce copious amounts of small sperm, rather than those that invest precious resources in making a small number of very large sperm.

Scott Pitnick and colleagues combined genetic analyses of interacting sex-specific traits in one species of fruit fly (Drosophila melanogaster) with comparative analyses of how male and female reproductive potential depends on health and nutrition, across species with varying ornament size. They show that sperm production is related to male condition: the healthiest, highest-quality males produce the most, largest sperm. This brings an indirect genetic benefit to the females, as they are more likely to successfully reproduce with the healthiest, highest-quality males.

The authors also show that sperm length has co-evolved with the length of the female fruit fly’s seminal receptacle. They find that, as female fruit flies have increased the size of their seminal receptacle and mating frequency to increase the chance of successful mating, male fruit flies have evolved their gigantic sperm to outcompete the smaller sperm of competitors.

doi: 10.1038/nature18005

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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