社会性昆虫における自他の識別:アリの「同巣認識フェロモン」識別機構の解明

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本研究課題における達成課題は1、「同巣認識フェロモン」として働く炭化水素の推測、2、炭化水素を受容する触覚上の化学感覚毛の探索と神経細胞の応答特性、3、化学感覚毛内の神経細胞が炭化水素を受容するメカニズムの推測の三つである。平成16年度に明らかになった知見を以下に記す。1、クロオオアリの体表に存在するコロニー特異的な炭化水素のうちメチル側鎖炭化水素およびアルカンは巣内の個体の齢やカーストの情報認識に関与する可能性が多変量解析によって明らかとなった。2、クロオオアリの触角上の鐘状感覚子の基部には約200からなる神経細胞が存在し、感覚毛内へ樹状突起を伸ばしており、またその軸策は触角葉の特定の領域へ投射していることが逆行性染色法により明らかとなった。このことより、同巣識別に利用される化学感覚毛からの情報は触角葉において特定の二次プロセッシングを受け中枢へあがると考えられた。3、14年度、15年度においてはアンテナの鐘状感覚子の分布している領域に特異的の発現しているChemosensory Protein (CSP)グループのタンパク質を発見し大腸菌による大量発現手法を確立し、また大腸菌で大量発現したCSP (CjapCSPと命名した)の抗体を用いてCjapCSPが鐘状感覚子内に発現していることを確認した。更にCjapCSPとアリの体表炭化水素の結合実験を行い、CjapCSPがアリの体表炭化水素のキャリアプロテインとなる可能性を示した。16年度においては同巣・異巣炭化水素をCjapCSPの含まれる水溶液に溶解させ、これを刺激液として鐘状感覚子から電気生理学的応答を記録した。その結果、CjapCSPが外界の炭化水素を組成比そのままに水溶液中へ溶解させることで、鐘状感覚子は同巣・異巣の炭化水素を識別する疝気生理学的な応答を正常に示すことが明らかとなった。つまり「体表炭化水素感受性感覚毛内には炭化水素のキャリアとして働くCjapCSPが含まれ、鐘状感覚子内の感覚細胞はCjapCSPによってリンパ液中(親水環境)に再現された同巣・異巣炭化水素組成比の違いを通じて接触した対象が同巣か異巣かを識別する応答を示し、そのシグナルが中枢へあがった結果、異巣個体に対する攻撃行動が誘起される」という、アリの感覚器を通した同巣認識フェロモンの識別と行動のメカニズムの一部を解明することができた。