赤い斑点を持つ黒いてんとう虫と黒い斑点を持つ赤いてんとう虫の違いは何ですか？ 大人のような子供たちは、かつて自分自身にこの質問をしてきました。 科学者もそうです。 1920年代以来、同じ種内の昆虫に異なる色のパターンが共通して存在することに関する研究が増えてきています。 遺伝学者のTheodosius Dobzhanskyや生態学者のMichael Majerusのような進化生物学の主要人物は、それに興味を持っています。

黒い色素沈着多型の最も有名な症例の1つは、19世紀に蝶の中で、全身が暗くなった蛾で記述されました。 昆虫を黒くした突然変異がイギリスの産業革命に付随していたので、それは産業メラニズムと呼ばれています。 すす色の蝶にすす汚されたシラカバで存続のよりよいチャンスがある。

しかし、メラニズムの影響を受けるほとんどの昆虫種では、黒ずみは昆虫体の特定の部分にのみ現れ、不連続で複雑な黒いパターンを形成します。 これはまた、アジアのてんとう虫として知られているハーレクインてんとう虫、Harmonia axyridisの場合です。 この昆虫は、世界中の自然集団に記載されている200以上の色パターンの形態を有する多形メラニックパターンのチャンピオンである。 これらの形はelytraの赤い背景の黒い区域の変化、hindwingsをカバーする堅くされたforewingsに本質的に対応する。

特定された着色遺伝子

これらのメラニックパターンがてんとう虫の集団で作成され、維持される遺伝的メカニズムは、ほとんど未知のままで 異なる色の形態は、以前に特徴付けられていなかったゲノムの単一の領域に位置する遺伝的変異に起因することが1950年代から知られている。 私たちの研究チームは、この問題に対処するために、集団ゲノミクスと開発生物学における専門知識を結集し、力を合わせています。 そして、私たちの努力は報われました：私たちは、ハーレクインてんとう虫の異なる着色パターンのゲノム起源を特定しました。 特に、ハーレクインてんとう虫の前翅を飾るさまざまなモチーフを描くために必要なすべての指示をコードする遺伝子を同定しました。 これらの結果は、2018年8月にCurrent Biology誌に掲載されました。

まず、ハーレクインてんとう虫の完全なゲノムの配列を決定しました。 次に、色の変化に関連するゲノムの領域を同定するために、我々は世界中のいくつかの自然集団に由来する異なる色の形態の多くのハーレクインてんとう虫のゲノムシーケンスを比較した。 この解析は、2つの隣接する遺伝子を含むゲノムの特定の領域を指摘した。 これら二つの候補遺伝子のそれぞれの連続的な不活性化は、遺伝子pannierがelytra上の黒いパターンの形成に関与する遺伝子であることを同定した。p>

パニエ遺伝子は、1980年代にショウジョウバエで最初に発見されました。 遺伝子パニエのために、それはそれを発見した遺伝学者にその名前をインスピレーションを与えたパニエに似た変異胚の形です。 驚くべきことに、他の昆虫では、遺伝子pannierは色パターンの生産にリンクされているように見えませんでした。 続いて、この遺伝子によって産生されるタンパク質の位置を明らかにすることによって、我々は、pannierがelytra形成中に活性化（または発現）されることを示した。

より正確には、遺伝子pannierは、黒の色素沈着が成人に表示されます正確にどこにprefigure elytra細胞の異なる集団で活性 パニエはその後、これらの細胞による黒色色素の産生を一括して保証する他の遺伝子を活性化し、したがって黒い斑点（”赤い”てんとう虫）または黒い背景（”黒い”てんとう虫）の形成を保証する。 遺伝子pannierの発現は、それ自体が遺伝子の周囲に位置する調節DNA配列によって制御される。 異なる色の形態に関連する遺伝子パニエの変異体を定義するのは、それらの分子組成が非常に異なるこれらの配列である。 これらの変種の頻度は個体群間で変動し、世界中のハーレクインてんとう虫の自然集団内で非常にカラフルな組成物を作り出します。

要約すると、ハーレクインてんとう虫の異なる色のパターンは、elytraの異なるメラニン化パターンの確立を調整する単一の遺伝子の空間的活性化の変化に 一般的に言えば、これらの結果は、単一の遺伝子（遺伝子型）の変化が、いくつかのケースでは、表現型の印象的な多様性を生成することができます方法を示

色を超えて

てんとう虫の着色、したがって遺伝子pannierの変化は、この昆虫の生存と生殖に関与する他の形質に影響を与えることが長い間疑 したがって、集団内の異なる着色形態の分布は、局所的な制約（例えば、気候的制約）に対する適応応答を反映する可能性がある。 この文脈では、興味深い発言は、アジアのネイティブエリアから、最近四大陸（北米、南米、ヨーロッパ、アフリカ）を植民地化したハーレクインてんとう虫の侵略的な文字に色をリンクし、行うことができます。

驚くべきことに、H.axyridisの色の形態の多様性は、侵略された大陸で制限されています。 ほとんどの植民地地域（ヨーロッパを除く）では、非メラニックフォーム（約20の黒い斑点を持つ赤いエリトラ）のみが存在する。 現在までに、侵略された地域における単一の色の形態の準固定が、歴史的または人口統計学的不測の事態（単純なランダム効果）によるものであるか、 色の変化に関与するゲノムの領域に関する我々の知見は、これら二つの仮説の間で決定することを可能にするかもしれない。