【本研究のポイント】
- ノコギリクワガタ类は、伊豆诸岛において、本土から远い岛ほどオスの“武器”である大アゴ（おおあご）が小型化し、最南端の八丈岛の集団で最も顕着に缩小していた。
- ノコギリクワガタの全ゲノム配列を解読し、本土と伊豆诸岛の集団间で比较した。
- ハチジョウノコギリでは、成长因子であるインスリンの受容体遗伝子（InR2注1））が大アゴサイズ缩小をもたらした遗伝子の一つであることを示した。
- 本土集団から伊豆诸岛中间集団へは遗伝子流动注2）が生じていたが、八丈岛の集団は14.9万年前からこれらの集団から隔离され、固有の遗伝的特徴を持っていた。
- 强力な海流である黒潮の过去の流路変动が八丈岛へのノコギリクワガタの流入を阻むようになった、という”黒潮制限仮説”を提唱した。
【研究概要】
名古屋大学大学院理学研究科の岸野 紘大 博士後期課程学生、岡田 泰和 教授、東京都立大学、九州大学の研究グループは、伊豆诸岛に生息するノコギリクワガタ类を対象として、集団间の遗伝子の流れ（遗伝子流动）の歴史が、オスの“武器”である大アゴの进化とどのように関连するのかを、全ゲノム解析と遗伝子机能解析を组み合わせて明らかにしました。
日本全国に広く分布するノコギリクワガタは、大型の個体は湾曲した大きな大アゴを持ちますが、海洋島群である伊豆諸島の南端、八丈島に生息するハチジョウノコギリクワガタは大アゴが小型化し、湾曲はほとんど見られません。伊豆諸島では、本土から遠い島ほど相対的な大アゴサイズが小さくなり、八丈島の集団で最も縮小していました。さらに、全ゲノム解析の結果、伊豆諸島の中間に位置する島々の集団は、本土の集団からの遺伝子流動を受けていた一方で、八丈島の集団は約14.9万年前から本土や伊豆中間諸島の集団から隔離され、ゲノム中に固有の遺伝的変異を蓄積していました。八丈島固有の変異を持っていた遺伝子の一つ、インスリン受容体遺伝子 (InR2)の机能抑制を本土ノコギリクワガタで行うと、大アゴサイズが小さくなることを明らかにし、インスリン受容体が大アゴサイズ缩小をもたらした遗伝子の一つであることを示しました。
隔离（遗伝子流动の停止）が、岛特有の环境で性选択形质注3）を迅速に进化させた可能性を、ゲノムと遗伝子机能の両面から示しました。
本研究成果は2026年6月25日18時（日本時間）付で、国際科学雑誌『Molecular Ecology』で発表されます。
【研究背景と内容】
クジャクの羽やシカの角のような、配偶相手の获得に役立つ「性选択形质」はしばしば巨大化し、我々の眼をも惹きつける生物の大きな特徴です。こうした性选択形质は、生息地域の环境に応じて、形や大きさの変异が见られることが多く、その多様性は、生物がそれぞれの环境にどのように适応していくか（局所适応注4））を読み解く有力な手がかりとなります。
集団间で遗伝子をやり取りする「遗伝子流动」は、适応的な変异を供给する“创造的な力”にも、集団间の遗伝的な违いを薄める“均一化の力”にもなりえます。しかし、性的形质では、遗伝子流动の歴史を全ゲノムレベルで解析し、形の违いを生み出す遗伝的特徴を明らかにする研究はごく限られていました。そこで研究グループは、日本全国に身近に见られ、大きな大アゴを持つノコギリクワガタと、ごく近縁ながら大アゴが顕着に小型化した八丈岛の固有种ハチジョウノコギリクワガタに注目し、その违いを生み出す遗伝子を探索しました。
伊豆诸岛は、本土に近接しながら海で隔てられた、形成からの时间が比较的新しい火山岛が南北に并んでいます。岛同士で植生が似通い、环境のばらつきが小さいことから、“进化の実験场”として理想的な舞台です。研究グループはまず、本土から大岛?新岛?神津岛?八丈岛へと连なる集団を対象に、体の大きさに対する大アゴの相対サイズを精密に计测しました。その结果、本土から南へ离れるほど大アゴは徐々に小さくなり、最南端の八丈岛の集団では顕着に缩小していることが分かりました。八丈岛の个体は头部の幅や脚の一部も小さく、伊豆诸岛の中でもとりわけ际立った姿をしていました（図1）。
図1 : 伊豆諸島における大アゴサイズの地理的傾向
(1): 本土および伊豆諸島各島の代表的なオス標本写真。
(2): 伊豆諸島の島々
(3): 各集団の体サイズ （前胸幅） と大アゴサイズの関係を示した散布図。本土から離れるにつれて大アゴサイズが減少し、八丈島の集団 (ハチジョウノコギリクワガタ) で最も顕著に縮小している。
続いて全ゲノム配列をもとに集団同士の类縁関係をたどると、母系遗伝するミトコンドリア顿狈础と、両亲から受け継ぐ核ゲノムとで、推定される系统関係が食い违う「系统的不一致注5）」が見つかりました。核ゲノムでは八丈島の集団が伊豆諸島の他集団から明確に分かれており、独自の遺伝的特徴を進化させたことが分かりました (図2)。
では、なぜ八丈岛だけがこれほど强く隔离されたのでしょうか。遗伝子流动を解析すると、本土から中间に位置する岛々（大岛?新岛?叁宅岛）へは一方向の遗伝子の流入が続いていた一方、その流れは八丈岛には及んでいませんでした。単纯な「距离による隔离」では、八丈岛だけが孤立しつつ中间の岛々に交流が続く状况をうまく説明できません。研究グループは、日本列岛の南岸を流れる强い海流「黒潮」の位置変动が影响したという仮説を考えています。氷期に黒潮が现在より南を流れていた时期に祖先集団が海を越えて八丈岛へ渡り、その后に黒潮が北上して八丈岛への生物の移动の强い障壁となったことで八丈岛が取り残された、というシナリオが考えられ、これは地质学的な记録とも整合します。
図2: 本土から中間の島々への一方向の遺伝子流動
（1）ADMIXTURE（アドミクスチャー） 解析（祖先集団数を三つと仮定した場合）。各個体のゲノムが三つの祖先集団から受け継がれた割合（祖先割合）を色で示す。中間の島々（大島?新島?三宅島）は本土と八丈島の両成分を併せ持つ一方、八丈島の集団は独自の遺伝的成分のみで構成される。
（2）罢谤别别惭颈虫（ツリーミックス）解析。枝の长さは遗伝的浮动量を、矢印とその太さは遗伝子流入の方向と寄与率を示す。本土集団から中间の岛々への一方向の遗伝子流入が検出され、八丈岛への流入は认められなかった。
この対照的な「遗伝子のつながりと断絶」が大アゴの进化とどう结びつくのかを探るため、ゲノム全体を集団间で比较したところ、八丈岛で特异的に顿狈础配列が変化した195个の遗伝子が同定されました。これらには栄养の代谢や外骨格（クチクラ）の形成、性行动に関わる遗伝子が多く含まれていました。中でも研究グループが注目したのが、器官成长因子であるインスリンの受容体遗伝子 InR2 です。八丈岛の InR2 领域には强い选択が働いた痕跡があり（遗伝的多様性が大きく低下）、ほかの集団には见られない二つのアミノ酸の変化が固定されていました。
この遺伝子が実際に大アゴの大きさを変えるのかを確かめるため、本土集団の幼虫を用いて InR2 の働きを抑える実験（搁狈础颈注6）を行いました。InR2の機能抑制によって、オスの大アゴはサイズが小さくなり、八丈島型に近づきました。ゲノム解析で見つかった候補遺伝子が、武器のサイズ調節に関わることが、機能の面からも裏付けられました (図3)。
図3：遗伝子滨苍搁2の働きを抑えると、オスの大アゴが小型化する
(1): ゲノム全体の集団間分化（FST）スキャンに基づくベン図。各円は、三つの集団ペアにおいて FST 上位1%の高分化领域に含まれる遗伝子数を示し、195遗伝子を、八丈岛集団で特异的に分化した遗伝子群として同定した。
(2): 各集団における InR2 のアミノ酸配列の比较。本土集団?中间の岛々集団（大岛?新岛?叁宅岛）ではアミノ酸配列が完全に一致する一方、八丈岛集団のみに2か所の非同义置换（驰451贬?础529厂）が固定されていた。
(3):? 本土集団の幼虫で InR2の働きを抑えたオス（赤、n=13）は、対照個体（灰色、n=19）と比べて同じ体サイズでも大アゴが有意に小さくなった（散布図、共分散分析 p<0.001）。
最后に、なぜ岛で大アゴを「手放す」ことが适応的だったのか、という问いが残ります。本土のノコギリクワガタは、クヌギやコナラなどの树液に集まり、大きな大アゴでその饵场を防卫します。しかし、クヌギなどが自生しない伊豆诸岛はこうした树液场に乏しく、大きな大アゴを持つ利点は小さくなります。大アゴの缩小は、こうした岛ならではの资源环境への适応と考えられます。総じて本研究は、分布の周縁に位置する集団で遗伝子流动が止まることが、岛环境への局所适応を强め、性选択形质の迅速な进化を引き起こした可能性を、ゲノムと遗伝子机能の両面から描き出した成果といえます。
【成果の意义】
本研究は、周縁集団における遺伝子流動の停止が、島環境への局所適応を通じて性的形質の進化を引きおこした可能性を、ゲノム情報と機能実験の両面から示しました。また 、生物の適応進化が集団間の“遺伝的なつながりと断絶”のダイナミクスによって形づくられる実例を示すものです。
伊豆诸岛は、本土に近接しつつ段阶的に隔离の度合いが异なる岛々が直线状に并ぶ、世界的にもまれな环境で、様々な生物が独自の进化を遂げています。ノコギリクワガタ类を用いた本研究は、性的形质の进化や岛屿（とうしょ）生物学において大きな意义を持ち、地域集団の多様性を理解する重要な研究です。
【用语説明】
注1）InR2(インスリンレセプター2)：
インスリンシグナルは、体内の栄養状態を細胞や器官に伝え、成長や代謝を制御する経路で、一部の昆虫ではオスの武器の成長を促進することが知られている。InR2 はその情報を受け取る受容体の一つで、機能阻害によってこのシグナル伝達が抑制される。
注2）遗伝子流动：
集団间で个体の移动?交配を通じて遗伝子（対立遗伝子）がやり取りされること。适応的な変异を供给する一方、集団间の违いをならす“均一化の力”にもなりうる。
注3）性选択形质：
配偶相手の获得における异性へのアピールや同性间の竞争によって进化した形质。クワガタのオスの大アゴ、シカの角、クジャクの羽など多くの动物に见られる。しばしば着しく夸张される一方、环境に応じて缩小?消失することも多い。
注4）局所适応：
それぞれの地域?环境に応じて、その场所で有利な性质へと集団が进化すること。
注5）系统的不一致：
母系遗伝する细胞小器官のゲノムと、両亲から受け継ぐ核ゲノムとで、推定される集団间の类縁関係が食い违う现象。过去の交雑や二次的接触の痕跡を示すことがある。
注6）搁狈础颈（搁狈础干渉）：
特定の遗伝子の働きを人為的に抑える実験手法。遗伝子の机能を検証できる。
【论文情报】
雑誌名：Molecular Ecology
論文タイトル：Cessation of Gene Flow Associated with the Reduction of a Sexually Selected Phenotype in the Island Stag Beetle
著者：岸野 紘大（名古屋大学）, 及川 優介 (九州大学), 若宮 健 (東京都立大学), 荒谷 邦雄（九州大学）, 細谷 忠嗣（日本大学）, 井戸川 直人（名古屋大学）, 野澤 昌文(東京都立大学), 加藤 雄大（東京都立大学）, 岡田 泰和（名古屋大学）
DOI:
【研究者连络先】
名古屋大学大学院理学研究科
博士后期课程2年 岸野紘大（きしの こうだい）
罢贰尝：052-789-2979
E-mail: kishino.kodai.s1@s.mail.nagoya-u.ac.jp
名古屋大学大学院理学研究科
教授 冈田泰和（おかだ やすかず）
罢贰尝：052-789-2980
E-mail: okada.yasukazu.i7@f.mail.nagoya-u.ac.jp
【报道连络先】
名古屋大学総务部広报课
TEL：052-558-9735?? FAX：052-788-6272
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东京都公立大学法人
東京都立大学管理部 企画広報課 広報係
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九州大学 広报课
TEL：092-802-2130?? FAX：092-802-2139
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