昆虫の羽化時計

【生物学科】菊川 茂

　多くの生物にはサーカディアンリズムと呼ばれる概日性の生理・生態現象が知られている。それは、例えば、歩行活動であったり摂食行動だったり交尾行動だったりと多岐にわたる。生物は一日の時刻を知っているのだ。我々はノシメコクガという蛾の羽化リズムを調べている。まず、孵化した幼虫を２５℃で色々な光周期に曝し、観察した。幼虫は２６〜３３日に羽化した。羽化時刻の平均値は日暮れ後１５〜１９時間目に現れた（図１）。よって日暮れから始動する時計（測時系）が存在するようだ。１２時間明期１２時間暗期に曝した後、２７日目に暗期を１２時間延長させて、明暗周期を時間的に逆転させると、明期にあった羽化ピークは暗期に移行した。同様に１２時間明期１２時間暗期の明期を１２時間延長しても羽化時刻は暗期中にあり、その後不明瞭となった。羽化ピークの位相調節、つまり新しい明暗条件を読み取るためには、数サイクルの明暗条件が必要なようである。外界が明るければ単純に羽化するのではなく、内因性の時計が介在しているのだ。光周期を与えた後、時刻信号のない２５℃全暗・全明に維持すると、羽化は周期的に起こり（自律進行し）、その周期長はそれぞれ２４.０と２２.１時間であった。周期長が全暗・全明で異なることは他の生物でも広く知られている。

　この種は温度周期下でも羽化リズムを示す。全明・全暗下で３０℃高温２０℃低温から成る温度周期は時刻信号となる。色々な温度周期で羽化ピークは高温相（３０℃）の中央付近に現れた。高温相の中央を認識するには温度上昇時刻と温度下降時刻の両方の時刻信号を周期的に変動する環境から読み取っている必要がある。１３日間温度周期を与えた後、２５℃一定に静置すると羽化リズムは全明では２３.４時間周期で、全暗では２２.３時間周期で自律進行した。よって、温度周期からも時刻信号を受け取っているのである。

　次に、１２時間明期１２時間暗期と１２時間高温（３０℃）１２時間低温（２０℃）を同時に与えてみた。そして与える時刻をずらした（すなわち位相関係をずらした）。羽化ピークは明暗周期と温度周期とのどの位相関係でも高温相中に認められた（図２）。環境刺激に反応したフェーズジャンプは観察されなかった。

　よって、この種では、一日の温度の変化の方が重要なのだ。他の、孵化とか脱皮・蛹化などでもリズムを示すかどうかは、まだ不明である。興味は尽きない。