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1 第 3 回昆虫生態学 II 松浦健二 ( 農学研究科昆虫生態学研究室 ) 平成 29 年 10 月 23 日 ( 月 ) 13 時 ~14 時 30 分 本日のメニュー 前回のおさらい 質問への回答さまざまな自然選択自然選択による適応進化の検証方法種の概念 考えてみよう 種の存続ための行動 は進化するか?

2 Maintaining a behaviour polymorphism by frequency-dependent selection on a single gene Rovers (squares) were marked with GFP. The sitter strain fors2 (triangles) carries a mutation in the for gene that was generated on a forr genetic background. Fitness was estimated using the proportion that survived to pupation (mean plusminus s.e.m.). Sample sizes were 20 vials per treatment. Fitzpatrick et al. (2007) Nature

3 Wada-Katsumata, Silverman, Schal (2013), Science

4 ベイツ型擬態 モデル ドクチョウ ミミック無毒のチョウ ミュラー型擬態 Heliconius 属のチョウの斑紋遺伝子頻度

5 Baxter et al. (2010) PLoS Genet

6 昆虫の色 ベニモンアゲハ 幼虫時の食草であるウマノスズクサ類からアルカロイドを取りこんで毒化し 敵から身を守る シロオビアゲハ I 型 シロオビアゲハ II 型

7 Frequency-dependent Batesian mimicry scarlet kingsnake (mimic of eastern coral snake) sonoran mountain kingsnake (mimic of western coral snake) model model Pfennig et al. (2001) Nature

8 量的遺伝モデル R = Sh 2 選択反応 = 選択差 遺伝率 R: 選択反応次世代における平均的変化 S: 選択差両親における直接選択によって生じた差 h 2 : 遺伝率 親子回帰の傾き

9 平均 はじめに居た個体の形質分布 S S: 選択差 生き残り 繁殖した個体 R R: 選択反応 次世代の形質分布 R = Sh 2 (h 2 : 遺伝率 )

10 ダーウィンフィンチの適応放散

11 ダーウィンフィンチの食べ物と嘴の形の多様性 オオガラパゴスフィンチ 種子食 キツツキフィンチ 昆虫食

12 適応進化の直接的実証量的遺伝モデル 大ダフネ島のメディウムグラウンドフィンチ 1. メディウムグラウンドフィンチは嘴で種子を砕いて食べる 年の大干ばつで 食べやすい大きさの種子ほど多く食べられ 種子の平均サイズは大きくなった 3. 小さな嘴の個体はほとんどが餓死し 大きな種子を砕くことの出来る嘴の大きい個体が生き残った 4. その結果 もとの集団と比べると 生き残った集団の嘴の厚みの平均は大きくなった 直接的に選択によって生じた差を選択差 (selection differential) S とよぶ

13

14 大ダフネ島のメディウムグラウンドフィンチの嘴サイズの親子回帰 実線 ( 青点 ):1978 年に最適であった大きさ 点線 ( 赤点 ):1976 年に最適であった大きさ どちらも傾きは同じ 0.80 親子回帰の回帰直線の傾き = 遺伝率 (h 2 ) 嘴の厚みの遺伝率は 0.80

15 平均 はじめに居た個体の形質分布 S S: 選択差 生き残り 繁殖した個体 R R: 選択反応 次世代の形質分布 R = Sh 2 (h 2 : 遺伝率 )

16 大ダフネ島のメディウムグラウンドフィンチでの予測と実証 量的遺伝モデルによる適応進化の直接的検証 R = Sh 2 選択反応 = 選択差 遺伝率

17 種 とは何か 種概念 まず 種とは実存ではなく 人が生物の多様性を記述し認識するために設けた概念 注意! よくある誤解 生物が 種の存続のために 行動しているという考え方 生物が人の設けた概念のために行動するというロジックがそもそも不成立 では 集団の利益のため の行動は存在するか? 群選択理論の力学的矛盾 ( ただし 社会生活を営む生物については例外的 ) 種の利益のために行動する個体 ( 白 ) からなる集団は 自身の利益のために行動する個体 ( 黒 ) からなる集団より増殖率が高い しかし 白 ばかりの集団に 黒 が侵入すると その集団は 黒 に占有される ただし 群レベルにはたらく淘汰は存在する 社会性のところで詳述

18 分類カテゴリーとしての 種 リンネ式階層分類体系における基本カテゴリーの中で最下位にある階級 ( 国際動物命名規約 ) 種の学名は属名と種小名の二語からなる ( 二名式 ) 学名 Coccinella septempunctata Linnaeus, 1758 和名ナナホシテントウ 英名 Seven-spot ladybird, Sevenspotted lady beetle 界 : 動物界 Animalia 門 : 節足動物門 Arthropoda 綱 : 昆虫綱 Insecta 目 : コウチュウ目 ( 鞘翅目 ) Coleoptera 亜目 : カブトムシ亜目 ( 多食亜目 ) Polyphaga 下目 : Cucujiformia 上科 : ヒラタムシ上科 Cucujoidea 科 : テントウムシ科 Coccinellidae 亜科 : テントウムシ亜科 Coccinellinae 族 : テントウムシ族 Coccinellini 属 : Coccinella 種 : ナナホシテントウ Coccinella septempunctata

19 さまざまな種概念 生物学的種概念 (E. Mayr 1942): 種とは 互いに交配し合う生物の自然集団のグループのことであり それは他の同様のグループから生殖的に隔離されているという考え方 問題点 : 無性生殖のみで繁殖する生物には適用できない 化石種に適用できない 形態的種概念 : 生物の形態によって種を区別する考え方 問題点 : 個体のどのような特徴を判断の基準とするか どれだけ差異があれば別種とするのか基準が主観的かつ曖昧 生態学的種概念 : 生物の生息域や行動など生態的地位の違いによって種を区別する考え方 実験的に交配可能であっても 自然状態で交配の可能性が無く 別個体群として存在していれば別種とみなす 問題点 : 生態が詳しく解明されていない生物では分からない 系統的種概念 : 系統関係に基づいて種を認識する考え方 単系統に属し 他の系統と異なる特徴をもつ生物群を種とする 問題点 : どの範囲を種とするかが恣意的

20 新種のアリの発見と記載 オオハリアリとナカスジオオハリアリ

21 オオハリアリ クレード 1 クレード 1 ツヤオオハリアリ クレード 2 オオハリアリ クレード 2

22 模式標本との形態比較 前伸腹節 腹柄節 くすんでいる 腹柄節幅 / 頭幅 = 模式産地 : 上海中国 完模式標本の形態がオオハリアリ クレード 1 と一致 すなわち オオハリアリクレード 1 オオハリアリクレード 2 真のオオハリアリ P. chinensis 今回発見した新種のアリ

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24 P. luteipes P. chinensis P. nakasujii

25 P. Nakasujii と P. chinensis の分布比較

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はじめての進化論 河 田 雅 圭 このサイトは 1990年講談社発行の はじめての進化論 の全文を掲載しています 著作権は著者である河田雅圭にあ ります 個人での非商用利用 大学などの教育機関での利用 サークルやセミナーでの利用に限ってコピーを許可しま す すべての本文 図 写真の商用による無断転載を禁止します 引用は河田(1990) はじめての進化論 講談社でお 願いします なを 本内容は 1989年に書かれたものであり

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