福井大學學術研究院工學系部門的宮田真衣助教和千葉大學研究生院園藝學研究院的野村昌史教授、以及日本農研機構生物功能利用研究部的陰山大輔團隊長助理組成的研究團隊發表研究成果稱，成功觀察到了僅以雌性蝴蝶爲寄主的沃爾巴克氏體屬細菌在石垣島寬邊黃粉蝶（Eurema hecade）中快速傳播的程序。研究發現，在短短的4年裏，寬邊黃粉蝶雌雄性別比例就從1:1轉變爲雌性佔93.1%的狀態。該成果將有助於更好地瞭解細菌引起的性別比例變化的機制。相關成果已發表在國際學術期刊《Current Biology》5月20日號上。
圖1：交配中的寬邊黃粉蝶（供圖：福井大學 宮田真衣 助教）
圖2：按採集年份劃分的寬邊黃粉蝶性別比
（A）各年份各採集地點的性別比。（B）左：各年份採集的所有個體中雌性的比例；右：採集的雌性中傳染wFem的比例（供圖：福井大學 宮田真衣 助教）
已有研究表明，許多昆蟲攜帶有沃爾巴克氏體屬細菌，可以操縱寄主昆蟲的繁殖。引起多種昆蟲的「殺雄」和「雌性化」等。由於這些細菌無法在寄主的細胞外存活，而且會從寄主的母體傳播給後代，因此沃爾巴克氏體屬細菌被認爲有意選擇了更有利於生存的雌性。
已有研究指出，因沃爾巴克氏體屬細菌的殺雄作用而導致雌性比例出現變化，但這些結果是在雌性比例已經出現變化之後報告的，而發現雌雄比例正處於變化之中的狀態則比較困難。
2011年有研究表明，分佈於日本奄美大島以南的寬邊黃粉蝶因wFem系統的沃爾巴克氏體屬細菌的影響出現了雌性化現象。當時的wFem持有率較低，還只有8%。
研究團隊基於wFem持有率將會不斷增加的假說，從2015年開始對石垣島寬邊黃粉蝶的wFem持有率和性別比例進行了追蹤觀察。
2015年至2022年間，研究人員在石垣島共採集了1392只寬邊黃粉蝶，並記錄了性別比。結果發現，從2015年到2018年，性別比例基本爲1:1，從2019年開始出現差異，雌性佔70%以上，至2022年雌性比例已擧升至93.1%。
當對採集的所有個體進行PCR檢查以確定其是否攜帶wFem時，發現自2017年以來wFem比率開始擧升，到2022年雌性攜帶wFem的比例達到了87%。2019年，將野外採集的雌性帶回實驗室飼養下一代後，發現性別比例嚴重偏向雌性。
這表明在短短4年的時間裏，沃爾巴克氏體細菌使石垣島的寬邊黃粉蝶雌性比例大幅增加。
研究團隊表示，今後將繼續操作跟蹤研究寬邊黃粉蝶是否會對沃爾巴克氏體屬細菌的繁殖操縱產生抵抗性，或者就此走向滅絕等。此前曾有研究報告顯示，沃爾巴克氏體屬細菌在琉球紫蛺蝶中的殺雄功能使雌性的性別比例顯著增大，但幾年後性別比又恢復到了1:1。
今後將繼續操作調查
宮田助教表示：「我們去年和今年都進行了調查，希望能在未來公佈調查結果。此外，透過分析迄今爲止採集的樣本，希望能夠弄清雌性化對種羣和演化的影響。例如，雌性化程度的升高可能會導致無法產卵的雌性數量增加，或者雄性數量的減量可能會使剩餘的雄性疲憊，從而影響個體的器官功能。我們將繼續操作開展包括田野調查的研究，以澄清這些疑問。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Current Biology
論文：Rapid spread of a vertically transmitted symbiont induces drastic shifts in butterfly sex ratio
DOI：10.1016/j.cub.2024.04.027
