ほとんど老いないチョウ、348日を生きた記録と落ちない握力

生物・生命科学
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チョウの成虫が生きられるのは、ふつう数週間です。ところが中米・南米の熱帯林にいるヘリコニウス属のチョウには、348日——1年にあと2週間ほど足りないところまで生きた個体の記録があります。しかも歳をとっても、脚の力が落ちる気配がほとんどない。ブリストル大学とスミソニアン熱帯研究所のチームが、この属を「老化を研究するための新しい材料」として提案する論文をまとめました。

チョウの寿命に開いた25倍の幅

ヘリコニウス属は、ドクチョウ族（ヘリコニウス族）というグループに含まれます。細長い翼に黒とオレンジや赤の帯が入った、熱帯の図鑑でよく見るタイプのチョウです。この族の成虫の寿命は、おおむね6週間ほど。そこにヘリコニウス属だけが、明らかに外れた位置にいます。

研究チームが集めたデータでは、族全体で最も長生きだったのがヘリコニウス・ヘウィトソニ（Heliconius hewitsoni）の348日。逆にいちばん短かったのがディオネ・ユノ（Dione juno）の14日でした。近い親戚どうしで、最大寿命に25倍もの開きがあったことになります。

個体差の大きい「最大値」だけでなく、平均でも差は出ています。花粉を食べるヘリコニウス属の最大寿命は平均177日、花粉を食べない近縁のグループは平均58日。おおよそ3倍の違いです。

この25倍という幅がどれくらい極端かというと、昆虫という枠組みで見れば寿命の幅はもっと広く、カゲロウの成虫の数日からアリやシロアリの女王の数十年まで、およそ5000倍もあります。哺乳類全体でも100倍ほど。ただしそれは「昆虫」「哺乳類」という大きなくくりの中の話です。これだけ近い親戚どうしで25倍の差が記録された例は、これまで魚のメバル類とヒウチダイ類くらいしか知られていません。

チョウとしては例外的な食性

上の画像のような場面が、この属の長寿を説明する最有力の候補です。ヘリコニウス属は成虫になっても花粉を集めて食べます。これはチョウの中では唯一で、ほかのチョウはみつ、つまり糖分に頼って生きています。

糖分ではエネルギーは得られても、体をつくるアミノ酸は手に入りません。ふつうのチョウは幼虫のうちに葉を食べてためた分で、成虫としての一生をやりくりします。ヘリコニウス属は花粉から成虫になってもアミノ酸を取り込めるので、その制約から外れている。実際、この属のメスは一生のあいだ卵をつくり続けられることが以前から知られていて、近縁種のほうは3週齢あたりから急速に繁殖力を落としていきます。

この食性がいつ現れたかというと、およそ1800万年前。進化の時間としては比較的最近で、そのおかげで「花粉を食べるようになったグループ」と「ならなかったすぐ隣のグループ」を並べて比べられる、という都合のよさがあります。花粉食に付随して、学習と記憶をつかさどる脳の領域が大きくなっていることや、視覚的な長期記憶が安定していることも、別の研究で報告されています。

握力と体重に現れた衰えの兆候

ここまでは「長く生きる」という話です。でも長生きと、老いないことは別物です。寿命が延びているだけで中身は同じように衰えていくのなら、健康な加齢のヒントにはなりません。そこでチームは、体の機能そのものが年齢とともにどう変わるかを測りました。

使ったのは体重と、脚の握力です。握力というと意外に思えるかもしれませんが、これはヒトの健康診断でも使われる指標で、加齢にともなう体の状態をわりあい素直に反映します。チョウでも、体全体のコンディションの目安になることが先行研究で示されています。

比べたのは2種。長生きな花粉食の代表としてヘリコニウス・ヘカレ（H. hecale）、短命な非花粉食の代表としてドリアス・ユリア（Dryas iulia）です。結果はきれいに分かれました。ドリアス・ユリアの握力は、5週目には1週目より0.35グラム分弱くなっていました。25.7％の低下です。一方のヘリコニウス・ヘカレは、ドリアス・ユリアの寿命をはるかに超える長さを生きたあとでも、握力の低下が検出されませんでした。

体重の減り方にも差がありました。ドリアス・ユリアは週あたり6.50％ずつ減っていったのに対し、花粉を与えられたヘリコニウス・ヘカレは週1.06％。同じ「歳をとる」という現象が、片方ではずっとゆるやかに進んでいます。

餌を変えても残った寿命の差

となると、次の疑問はこうなります。長生きなのは花粉を食べているからなのか、それとも花粉とは別に、この属が体質として身につけたものなのか。

これを分けるために、チームは同じ2種を「花粉あり」と「花粉なし」の2グループに分けて飼いました。花粉なしのケージには花の咲いていない植物と砂糖水の給餌器だけを置き、餌を取る機会そのものは花粉ありのケージと同じになるよう数をそろえています。

ヘリコニウス・ヘカレでは、はっきり差が出ました。花粉ありの寿命の中央値は63日（最長119日）、花粉なしは47日（最長106日）。16日の違いです。一方のドリアス・ユリアでは、花粉を与えても与えなくても寿命は変わりませんでした（中央値27日と29日）。花粉を置いておくだけでは意味がなく、それを集めて消化し、栄養として使い切る仕組みまでそろっている種だけが恩恵を受けている、ということになります。

そして肝心なのはここです。花粉を取り上げられたヘリコニウス・ヘカレも、ドリアス・ユリアより中央値で20日長く生きました。握力の低下も、花粉なしのグループでは相変わらず見つかりませんでした。つまりこの属の長寿は、成虫がいま何を食べているかで決まる一時的なものではなく、進化の過程で遺伝的に組み込まれた性質だった——それが今回の中心的な結論です。

統計モデルで死亡リスクの内訳を見ると、この違いはもう少しはっきりします。年齢に関係なく一定にかかる死亡リスクと、年齢とともにリスクが上がっていく速さは、分けて推定できます。花粉を取り上げたヘリコニウス・ヘカレで上がったのは前者だけ（約1.98倍）で、老化の速さそのものは変わりませんでした。栄養状態が悪いぶん病気や飢えに弱くなるが、老いるペースは崩れない、という読み方になります。

データの集め方と測定の工夫

長生きな生き物の老化を調べるのは、待ち時間の問題がついてまわります。数十年生きる動物なら、研究者のほうが先に定年を迎えてしまう。この点でヘリコニウス属は、一生を1年ほどで観察し終えられるという実務的な利点があります。

それでも種ごとの寿命データは足りていなかったため、チームは性質の異なる3種類の情報源を組み合わせました。

  1. 論文と、世界各地の商業バタフライハウスから集めた最大寿命の記録。チョウの展示施設の業界団体に登録されている施設に問い合わせ、飼育記録を提供してもらっています。最も長い記録の多くは、こうした施設のデータから出てきました。
  2. パナマのスミソニアン熱帯研究所に建てた11メートル×11メートル×高さ6メートルの大型ケージでの標識再捕獲。木や食草、花を植えて半自然に近い環境をつくり、20種・964匹に個体識別の印を付けて放し、週2回のペースで生存を確認しました。
  3. 飼育室での対照実験。花粉の有無を振り分けた前述の比較で、ヘリコニウス・ヘカレ96匹とドリアス・ユリア116匹を一生分追いかけ、2週間ごとに体重と握力を測っています。

握力の測り方は自作の装置です。軽い台に細い止まり木を立てたものを電子てんびんに載せ、目盛りをゼロに合わせておく。チョウの翼をそっと持って止まり木をつかませ、離すまで静かに上へ引く。てんびんが振れたマイナスの最大値が、そのチョウが脚で支えられた重さになります。1匹につき5回試して最大値を採用。チームはこの装置を「The Pullinator（プリネーター）」と呼んでいます。

老化研究のモデル生物としての価値

老化の研究では長いあいだ、ショウジョウバエのような扱いやすい生き物を使って「寿命を延ばす遺伝子」を探る方向が主流でした。同じ種の中で条件を変えて比べるやり方です。今回の研究が狙っているのは別の方向で、すでに自然が長寿を実現してしまった系統を見つけ、その隣に短命な近縁種を並べて何が違うのかを読む、という進め方になります。

老化にかかわる仕組みは生物のあいだでよく保存されているため、遠く離れた種で見つかった仕掛けが、ヒトの健康な加齢を考えるうえでも手がかりになりうる、というのがこの分野の前提です。ヘリコニウス属はチョウの中では研究が進んでいる部類で、ゲノムを扱う道具立てもすでにそろっています。1年で一生を追え、比較対象が手近にいて、遺伝子を調べる下地もある。この3つがそろっている長寿の生き物は、そう多くありません。

なお、記録の上でいちばん長生きなチョウは、今回の主役ではありませんでした。ヘリコニウス属ではないタテハチョウの一種ミスケリア・キアニリス（Myscelia cyaniris）に380日の記録があり、これも今回チームがバタフライハウスのデータから拾い出したものです。ただしこの種がなぜ長生きなのかを説明できるデータは、まだほとんどありません。

解釈上の留意点

長寿と遅い老化がこの属に共通して見られる、というところまでははっきりしています。ただ、その中身については分かっていないことが多く残っています。

まず、体の中で何が起きているのかという肝心の仕組みは、今回の研究では特定されていません。「調べるべき対象として有望だ」というところまでの報告です。

因果関係についても慎重な書き方がされています。花粉を食べる習性はヘリコニウス属の根元で1回だけ生まれたもので、同じ移行が何度も起きていれば統計的に因果を詰められるのですが、1回では検定の力が足りません。また、この属の中にも花粉を食べない4種（アオエデ系統）がいるのに、そのグループの寿命データが手に入らなかったことも制約として挙げられています。標識再捕獲のデータでは、老化の速さの差は花粉食のグループのほうがゆるやかな傾向はあったものの、統計的に有意にはなりませんでした。

別の説明も残っています。ヘリコニウス属は捕食者にとって味が悪く、食べられにくいことが知られていて、天敵に襲われるリスクが低いから長寿が進化した、という筋書きも考えられます。ただし進化理論の側からは、そうしたリスクの低下が高齢の個体に限って効く場合でなければ長寿は選ばれにくい、という指摘があります。幼虫の段階でもこの属は味が悪いため、年齢による差がはっきりしません。決着には、年齢層ごとに捕食されやすさを比べる実験が必要だとされています。

指標そのものの弱さにも著者たちが触れています。最大寿命は調べた個体数に左右されやすく、特別に長生きした1匹に引っ張られがちです。今回は中央値や死亡リスクの推定も併せて出すことでこの弱点を補い、性質の違う3つのデータ源を突き合わせることで、飼育環境のくせに結論が左右されないようにしています。それでも標識再捕獲で得られた寿命の中央値については、再発見の確率が低かったぶん実際より短く出ているはずだと、著者たち自身が書いています。

ヒトへの応用については、まだ道筋が見えている段階ではありません。この研究が示したのは、探す場所としてここが有望だ、というところまでです。

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