シロアリはアリと並び地球で最も成功した動物とされる。アフリカのサバンナからソウルの景福宮の柱に至るまで、数百から数百万匹単位で群居している。どうやってこの小さな昆虫が、これまで2億年以上にわたり複雑な社会を構築し繁栄してきたのか。答えは群れを率いる王と女王の変わらぬ愛にあった。
オーストラリア・シドニー大学生命環境科学部のネイサン・ロ・ナサン・ロー教授の研究チームは「シロアリが複雑な社会を成し得た原動力は、女王と王が継続的に共に暮らし、新たな遺伝子を付加するのではなく逆に減らした点にある」と30日、国際学術誌「サイエンス」に発表した。今回の研究には中国とデンマークの科学者も参加した。
◇遺伝子は減り社会は複雑化
シロアリはアリと同様に社会生活を営むが、名前が似ているだけで全く別の昆虫である。シロアリはゴキブリ目に属し、アリはハチ目の一員である。形態もアリと異なり、触角はまっすぐに伸び、くびれがない。科学者は、シロアリが恐竜全盛期の2億年前に単独生活していたゴキブリから分岐したと推定する。アリは1億年前にスズメバチから分かれた。
ロ教授の研究チームは、シロアリの遺伝子がこれまでどのように変化したのかを明らかにするため、単独生活を送るゴキブリと小規模な家族集団を成すキゴキブリ、群居生活をする複数のシロアリ種のゲノムを解読して比較した。驚くべきことに、群れで暮らすシロアリとキゴキブリのゲノムは、単独生活のゴキブリより小さく単純だった。複雑な社会を築くには遺伝情報がより多いはずという考えとは正反対の結果である。
シロアリで失われた代表的な例は、精子の尾を形成する遺伝子であった。ゴキブリを含め大半の動物では、1匹の雌が複数の雄と交尾する。そのため複数の雄由来の精子がより速く卵子に到達しようと競争した。その結果、精子に鞭のように動く尾が生じた。シロアリの精子には尾がない。研究チームは、シロアリの祖先が一夫一妻制を選択したことで精子競争が消え、尾も不要になったと説明した。
シロアリの群集では女王と王を中心に働きアリと兵アリが協力し、餌を共有する中で、消化や代謝、生殖関連の遺伝子も大幅に減った。自然界で単独で生きるには作物を育て加工し料理するまであらゆる知識が必要だが、社会が発展するにつれ農夫、パン職人、料理人が分業で生まれたのと同じである。
◇繁殖方法もアリとは異なる進化
アリ社会では、女王アリの卵が雄の精子と出会い受精すると、すべて雌である女王アリか働きアリになる。雄は遺伝子が雌の半分である。女王アリが産んだ卵が精子なしにそのまま成長して雄になるためだ。無性生殖、または処女生殖と呼ばれる過程である。
シロアリは繁殖方法もアリと異なる。女王の卵子と王の精子が出会うと雌雄ともに生まれる。生殖できない働き手と兵が生まれ、生殖能力があり将来女王と王になる王女と王子も生じる。ロ教授の研究チームは、受精卵の生殖可能性は幼虫段階で決まることも明らかにした。
観察の結果、兄弟姉妹から豊富に餌の供給を受けたシロアリ幼虫はエネルギー代謝が発達し、繁殖しない働き手と兵になった。働かない王女と王子は幼虫段階で餌を少なく与えられた。ロ教授は「餌の供給方式を変えることで群集の労働力を精緻に調整している」と述べ、「シロアリが長期間、安定的かつ効率的な社会を維持する方式だ」と語った。
シロアリ社会の一夫一妻は女王が先に死んでも終わらない。初代女王が王より先に死ねば、王女の一個体がすぐに二代目女王となり王と交尾する。問題は、このような近親交配が遺伝的欠陥を誘発しかねない点である。二代目女王の遺伝子には父である王の遺伝子が半分含まれるためだ。王のみに存在して潜伏していた有害な遺伝子が女王にもあれば、子孫で対になって作動し得る。近親交配による遺伝的欠陥はこのように生じる。
ヤマトシロアリ（学名Reticulitermes speratus）ではそのような事態は起きなかった。日本・岡山大学のマツウラ・ケンジ教授の研究チームは2009年、国際学術誌サイエンスに、ヤマトシロアリの群集では女王が無性生殖で近親交配の問題点を解決すると発表した。
ヤマトシロアリの群集では初代王は大半が生存していたが、女王はそれより寿命が短く、二代目女王が多数確認された。驚くべきことに、二代目女王は初代女王と遺伝子が同一だった。初代女王が老いると、王と交尾せず、卵が精子なしに成長する無性生殖で代理の女王を作るからだ。初代女王が死ぬと、遺伝的に複製である二代目女王がその座を継ぎ、既存の王と血統を引き継いでいく。
◇シロアリ女王の長寿も一夫一妻のおかげ
シロアリの群集では女王は一目でわかる。働き手や兵は体長が数mmにとどまるが、女王は産卵する腹部が膨張して体長が10cmをはるかに超える。女王シロアリは全盛期には1日に3万個以上の卵を産むこともある。女王アリより10倍も多く産むということだ。ところが寿命は20年以上で同程度である。
シロアリ女王がそれほど多産でありながら長寿である理由は、遺伝子損傷を防ぐ仕組みがあるためだ。ドイツ・フライブルク大学のユディト・コルプ教授は2018年、「米国科学アカデミー紀要（PNAS）」に、アフリカのサバンナに生息するシロアリ（Macrotermes bellicosus）が働き手より長生きするのは、トランスポゾン（jumping gene、跳躍遺伝子）を抑制するためだと発表した。
跳躍遺伝子は文字通り跳ね回るようにDNA上で位置を短期間に容易に変える遺伝子である。米国の女性科学者バーバラ・マクリントック博士はトウモロコシで跳躍遺伝子を初めて発見し、1983年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。跳躍遺伝子は他の場所へ移動して元の遺伝子機能を抑制し、欠陥を引き起こす。
解析の結果、女王や王は跳躍遺伝子を無力化するシグナル経路を作動させていた。一方、老齢の働き手シロアリではこの経路が抑制され、跳躍遺伝子が自由に跳ね回っていた。なぜ働き手や兵では跳躍遺伝子を抑制しないのか。ユディト教授は、シロアリが群集レベルでエネルギーを効率的に使うためだと説明した。
女王や王のように繁殖する個体は跳躍遺伝子を抑制し寿命を延ばしてこそ子孫を増やせる。一方、働き手や兵は数が多くいつでも交代できるため、そのような手間にエネルギーを浪費する必要がないということだ。個体のレベルで見れば苛酷な決定だが、群集で見れば賢明な選択である。シロアリがゴキブリから進化し2億年を耐え抜いてきたのには理由があった。
参考資料
Science(2026), DOI: https://doi.org/10.1126/science.adt2178
PNAS(2018), DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1804046115
Science(2009), DOI: https://doi.org/10.1126/science.1169702