花の性別で蜜に住む微生物が変わる？！ – 雌雄がほかの生きものに与える影響を探る

花の蜜に住む微生物の世界

花の蜜にはさまざまな微生物が住んでいます。蜜には糖類などさまざまな化学物質が含まれるため、多くの微生物種には本来住みづらい環境と思われ、しかも、蜜は花が咲いたときのみに現れる限られた環境です。

しかし、このような特殊な環境ともいえる花の蜜で増えることができる微生物がいます。たとえば、酵母の仲間であるMetschnikowia reukaufiiという種や、花蜜の糖を酸に変えてしまう性質を持つバクテリア（細菌）Acinetobacter nectarisなどが世界中のさまざまな花から見つかっています。酵母は真菌類に含まれ、私たちヒトと同じ核を持つ真核生物ですが、バクテリアは核を持たない原核生物で、微生物といっても、両者は大きく異なる生物です。

このように、花の蜜の中には、まったく異なる分類群からなるさまざまな生きものたちが住んでおり、ときには、ひとつの花の蜜から多様な種の微生物が見つかることが知られています。

花と微生物と虫や鳥の関係

花にいる微生物は、主に花が咲いた後に花蜜に入ると思われますが、どのように花にやってくるのでしょうか？ 風や雨に運ばれて花に入るものもいれば、花に来る昆虫や鳥に運ばれてくるものもいます。花を訪れる昆虫や鳥は蜜を採るために、複数の花を訪れるので、微生物は虫や鳥について、花から花へと移動します。

このことを示すように、虫や鳥の口の周りや消化管の中には、花の蜜にいる微生物がたくさんついており、きれいな砂糖水を与えると、虫や鳥たちが飲んだ後の砂糖水には微生物が残っています。また、花に覆いをかぶせ、鳥や虫が花に訪れないようにすると、蜜にいる酵母の仲間などはほとんど見られなくなることも知られています。

このように微生物は虫や鳥に運んでもらいますが、虫や鳥、また花を咲かせる植物自体は微生物から何の影響も受けないのでしょうか？ 実は、花の蜜にいる微生物のなかには、蜜の成分や匂いを大きく変えるものがあり、その蜜の変化により、鳥や虫の行動が変化することも知られています。また、鳥や虫が花に訪れる頻度が変わると、花の受粉に影響がでて、種子の生産が変わることもあります。

このように、花、微生物、虫や鳥たちは切っても切れない関係で結ばれていることが、最近の研究から少しずつ明らかになってきました。

性別が他の生きものに与える効果

私たちヒトや多くの動物で、性別が違えば、形態や行動が異なるように、植物でも個体や花により性別がわかれている場合は、性別によりさまざまな違いが見られることがあります。このような、雄と雌の違いは、雄同士の戦いや、雄と雌の相互作用などの、同じ種のなかで繰り広げられる繁殖戦略にかかわるだけでなく、他の種の生物たちにもさまざまな影響を与えています。

たとえば、雄と雌で体の大きさが異なり食べ物が違う場合、餌となる生きものにとっては、雄と雌のどちらの個体が近くにいるのかは死活問題です。また、雄花を食べる蛾の幼虫が、雌花を食べると死んでしまい、その蛾の母親は雄花を選んで卵を産む行動を進化させていることもこれまでに明らかにしてきました。

しかし、性別の違いは、主に同じ種のなかでの個体どうしの関わりのなかで研究され、他の生きものに与える効果に関してはあまり調べられてきませんでした。しかも、その効果が調べられた場合も、ごくわずかの種に対する効果しか調べられておらず、多くの種から構成される生物の群集全体にも雌雄差が影響を与えるのかはわかっていませんでした。

花の性別の違いがもたらす、微生物群集の違い

「性別の違いが群集にも影響を与えるのか？」という疑問に答えるには、雌雄の花で蜜の成分が違う花に住む微生物群集を比べると良いのでは？ と思いつきました。なぜなら、先ほど紹介したように、蜜にはまったく異なる分類群からなる多くの種の微生物がおり、花はまるで池や島のように、隣の花から隔離されているため、そこにいる生物の群集を簡単に定義できます。

そこで、長年研究を続けている、雄花と雌花で蜜の成分が違い、早春と晩秋に咲くヒサカキとハマヒサカキという花の蜜に住む微生物を調べることにしました。

微生物を調べるために、酵母とバクテリアを別々に検出できるよう2種類の培地を用いました。その結果、雄花には雌花より平均して10倍ほど多くの酵母とバクテリアが住んでいること、雄花と雌花では一番多くみられるバクテリアの種が異なることがわかりました。

次に、花に虫があまり来ないように花に網袋をかけ、微生物が持ち込まれるのを防ぎました。すると、もともと微生物の少なかった雌花ではあまり変化が見られませんでしたが、雄花では酵母が減りバクテリアが増えるといった大きな変化が見られました。

この結果は、雄花で多くみられた酵母は虫たちにより持ち込まれていたこと、また、酵母が来ないと、代わりにバクテリアが増えることがわかりました。これは、酵母とバクテリアはお互いに競争関係にあったためではないかと考えられます。

微生物の入る順番は、できあがる微生物群集を変化させるか？

上の実験から、酵母が花に入るには虫の助けがいることがわかりましたが、虫にどの種の酵母が付いて花に入るのかは偶然によっても左右されそうです。そのため、違う酵母の種が同じ花にいる場合でも、どの種が先に蜜にたどり着いているのかは、いろいろな組み合わせが考えられます。もし、異なる種の酵母が花に入る順番が違うなら、後の微生物群集が変化するのではないかと考えました。

そこで、蕾のときから袋をかけ、他の酵母が入らないようにし、花が咲くのを見計らって、2種類の酵母を順番を変えて花に導入する実験を行いました。すると、雌花では順番が違うと2種の酵母の組成が変化したのに対し、雄花では順番を変えた効果は見られませんでした。

また、おもしろいことに、雌花では、一種が単独でいるときには増えられなかった種の酵母が、他の種の酵母が先に雌花に入っていると増えていました。このことから、住みづらい雌花のなかでは、酵母同士が競争しているのではなく、他の種の助けとなっているような関係があると考えられます。

雌雄差がもたらす他の種への波及効果

以上の結果をまとめると、花の蜜の中では微生物同士がお互いに影響を与えあっていること、微生物同士の関係は蜜の成分が違う雄花と雌花で異なること、また、その結果、雄花と雌花には異なる微生物群集ができあがっていることが読み取れます。

おもしろそうなことがわかると次々と実験したくなりますが、花の季節はすぐに終わってしまいます。日ごとに花の終わりが近づくのを感じながら、焦りと格闘しながら実験しますが、なかなか進まず、この実験も翌年の花の時期を待ってと、数年にわたって行いました。

今回の研究から、雄と雌の違いが他の種の多くの生きものたちに大きな影響を及ぼすことが明らかになりました。さらに、性別によって他の生物に与える効果がどのように異なるのかもわかりました。

生きものの雌雄差は、単に繁殖にかかわる戦略としてだけではなく、より広い範囲に波及効果を及ぼす要因としても、研究を進める意義があると考えられます。今後は、花にいる微生物群集の違いが虫たちにどのような影響を及ぼし、さらには植物の受粉にどのような変化をもたらすのかについても追究したいと考えています。

参考文献

• Kaoru Tsuji, Tadashi Fukami (2018) Community-wide consequences of sexual dimorphism: evidence from nectar microbes in dioecious plants. Ecology. 99: 2476-2484.
• Kaoru Tsuji, Ohgushi Takayuki (2018) Florivory indirectly decreases the plant reproductive output through changes in pollinator attraction. Ecology and Evolution. 8: 2993-3001. https://doi.org/10.1002/ece3.3921
• Kaoru Tsuji, Teiji Sota (2010) Sexual differences in flower defense and correlated male-biased florivory in a plant-florivore system. Oikos. 119: 1848-1853.