偏光は、毛むくじゃらのカマキリを水に引き付けます

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ビデオ: ハリガネムシは寄生したカマキリを操作し水平偏光に引き寄せて水に飛び込ませる 2022, 12月
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偏光は、毛むくじゃらのカマキリを水に引き付けます
Anonim
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カマキリハラビロカマキリ

類線虫の寄生幼虫は、これらの線虫の成虫が水中に住んでいるため、宿主(捕食性の陸生昆虫)に水域を求めて努力するように強制します。科学者たちは感染したカマキリの行動を研究し、類線虫が宿主からの光の知覚を操作することを発見しました-昆虫は水面から反射される偏光によって水域に引き付けられます。研究の結果は、ジャーナルCurrentBiologyに掲載されています。

彼らの宿主の行動を操作する能力は、しばしば寄生虫の間で見られます。たとえば、冬虫夏草の真菌は、宿主であるオオアリから臭い​​を奪い、概日リズムと神経伝達物質の伝達に影響を与えます。その結果、感染した昆虫は植物に登り、その顎でそれに固執します。その後、アリの体から菌が芽を出し、胞子を広げます。寄生原生生物のトキソプラズマは、その中間宿主の行動を変化させます-彼らはより大胆で好奇心が強くなります。そのため、寄生虫の最終宿主であるネコの犠牲者になることがよくあります(1、2、3)。

宿主の行動は、類線虫(Nematomorpha)によっても操作されます。これは、幼虫が寄生的な生活を送る、毛深い体を持つ線虫関連の線虫です。成虫は水域に生息する自由生活生物です。簡略化すると、類線虫のライフサイクル(4、5)は次のように表すことができます。交尾後、雌は水生植物に産卵します。数日後、幼虫が卵から出てきて、水生昆虫の幼虫(カゲロウなど)に侵入し、寄生虫(輸送)の宿主として機能します。変態後、感染した昆虫は水生環境を去ります。

陸上では、寄生虫の宿主は捕食性の昆虫(カマキリ、バッタ、オサムシ)に食べられ、そこで毛深い幼虫が発生します。開発が完了する前に、寄生虫は宿主の行動に影響を及ぼし始めます-それはそれを水のために努力させます。池では、類線虫は体の後端を通って(腸または外皮を通って)宿主を離れます。その後、昆虫は溺れなかったり食べられなかったりしても生き残ることができます。このライフサイクルは、ほとんどの種を構成する淡水類線虫に典型的です。しかし、ヤドカリなどの甲殻類に幼生が寄生する海洋生物がいくつかあります。

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類線虫のライフサイクルの図

長い間、類線虫がどのようにして陸生昆虫に水を求めさせるのかは知られていませんでした。当初、科学者たちは寄生虫が宿主の喉の渇きを引き起こしたと考えていました。次に、類線虫が宿主の正の走光性の出現に寄与することが示されました-光源に向かって方向付けられた動き。研究者たちは、水域が太陽光や月光を反射し、昆虫を引き付けるという事実によってこれを説明しました。

自然界には砂などの光を反射する物体がたくさんあるため、神戸大学の大林奈々野氏らは、走光性だけでは昆虫を水に引き付けることができないと感じていました。生物学者は、水面から反射した太陽光が水平方向に偏光するため、ヘアワームが感染した昆虫に正の偏光を引き起こすことを示唆しています。

彼らの仮説を確認するために、研究者たちは、カマキリHierodula patelliferaの行動を研究することを決定しました。そこでは、線虫Chordodessp。の幼虫がいます。科学者たちは、日本の本州のいくつかの地域で、59匹の感染したカマキリと44匹の感染していないカマキリを集めました。感染した個体は腹部によって識別でき、そこから寄生虫の体の前端が見えた。実験後、感染していない個体を解剖して、毛髪がないことを確認した。同時に、最近の感染が一部の個人で発見されたため、分析から除外されました。

最初に、科学者は実験室で実験を行いました。カマキリは円柱の中に置かれ、その一端は偏光源(水平または垂直)であり、他端は非偏光の光源でした。調査は、150ルクス(薄明に相当)、2,000ルクス(曇りの朝)、6,000ルクス(曇りの正午)、15,000ルクス(晴れの日)の4つの照明レベルで実施されました。これは、光がカマキリの行動に影響を与えるかどうかをテストするために行われました。 10分後、科学者たちはシリンダー内の昆虫の位置を固定しました。さらに、感染したカマキリは、感染していないカマキリよりも、水平偏光の偏光源(p = 0、005)を選択することが多くなりました。感染した昆虫は、2000ルクス以上の照明でこの行動を示しました。

その後、科学者たちは2番目の実験を行いました。神戸大学が所有する農地で、研究者たちは2つのプールを作りました。1つは底が暗い深いプール、もう1つは明るい底の浅いプールです。 1つ目は高偏光で薄暗い光を反射し、2つ目は弱く偏光しているが明るい光を反射しました。実験は2020年10月13日から10月28日まで実施されました。この時点で、自然界の類線虫は飼い主を操作して貯水池に入ります。 H. patelliferaは樹種であるため、生物学者はプールの近くにカマキリを置いたオークの苗木を置きました。また、科学者たちは昆虫の行動を記録するカメラを設置しました。実験には、31人の感染者と19人の非感染者が参加しました。

その結果、16匹の感染したカマキリが水に飛び込んだのに対し、感染していないカマキリの中でそのような行動を示したのは1人だけでした(p <0,001)。これらの16のカマキリの中から、14人が深いプールを選びました(p = 0.0042)。研究者たちはまた、昆虫が正午に水域に飛び込むことを好むことを発見しました。生物学者は実験室で追加の実験を行い、感染したカマキリが正午と真夜中に最も活発であることを示しました。

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深いプールに飛び込むカマキリ

科学者たちは、類線虫がカマキリに正の極性運動を誘発するだけでなく、毎日の活動に変化を引き起こし、それによって寄生虫が最終的に水に侵入すると結論付けています。研究の著者は、そのような操作効果の神経生物学的メカニズムを確立することが今必要であると述べています。

節足動物の多くの種は偏光を見ることができます。たとえば、シャコは光の直線偏光と円偏光を知覚し、一定の目の回転がこの能力を助けます。

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