17年ゼミはどう羽化のタイミングを決めているのか？―野外調査による4年ゲート仮説の検証―

　アメリカ東部に生息する周期ゼミ（素数ゼミ）は、 17年または13年の厳密に制御された幼虫期を持ち、地域ごとに複数の種が同調して周期的に発生することで有名です。しかし、その生活環を制御する仕組みは未解明です。

　曽田貞滋 理学研究科教授（現：名誉教授）は、昭和医科大学、大阪公立大学、静岡大学、東京科学大学、米国コネチカット大学（University of Connecticut）、米国マウント・セント・ジョセフ大学（Mount St. Joseph University）、米国カリフォルニア大学（University of California）と共同で、周期ゼミの生活史制御に関する「4年ゲート仮説」を検証するために、野外調査で得られた17年ゼミの11歳から17歳までの幼虫の発育成長と、変態過程に関わる遺伝子の発現変動を調べました。この仮説では、周期ゼミの終齢幼虫が羽化を決定する年齢は4の倍数年で、その年（ゲート年）に臨界体重を超えていれば変態を決めて越冬後の翌年春（4の倍数＋1年め）に羽化します。調査の結果、白眼から赤眼への変化をともなう成虫変態の決定が、秋までに16歳のほぼ全個体のほか、12歳の体重の重い一部の個体で起こり、仮説どおりに4の倍数年において臨界体重を達成した場合に、翌年春の成虫への変態が決定していることが示唆されました。また、遺伝子の発現変動から、越冬休眠により春まで羽化が持ち越されることが示唆されました。

　本研究成果は、2025年8月27日に、国際学術誌「Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences」にオンライン掲載されました。

研究者のコメント

「このプロジェクトの野外調査は2019年から2022年にかけて、新型コロナ流行下の困難の中で行われました。周期ゼミは余りにも世代時間が長く、生活史の研究に関しては、短期での成果が見込めないため敬遠されがちな研究対象です。しかし本研究によって、同じ周期で複数の年級群（ブルード）がある周期ゼミの特性を活かした野外調査とゲノミクス解析などを組み合わせて、短期間でも生活史の謎に切り込むことができることが示されました。今後、周期ゼミの謎解きが一気に進展することを期待しています。」（曽田貞滋）