イチジクの表面に穴をあけようとする寄生バチ。

Photograph by Lakshminath Kundanati
 寄生性のイチジクコバチのメスは卵を産みつけるため、まだ熟していない硬いイチジクの表面に穴をあけなくてはならない。幸運なことに、彼女には生まれつき強力な工具が備わっている。新しい研究によると、それは人間の髪の毛よりも細く、先端に亜鉛が付いたドリルの刃先のような付属器官であることが明らかになった。 穴あけ工具として「硬いのに巧みに動くというのは本来非常に難しい挑戦だが、この構造を見ると実に見事である」と、研究のリーダーでインド、バンガロールにあるインド科学研究所の機械工学者、ナムラタ・グンディア(Namrata Gundiah)氏は語った。

 同氏は、亜鉛がハチのドリルの刃先を硬くしているという事実を今回初めて証明した。

◆硬い先端

 グンディア氏は以前から、寄生バチが産卵管と呼ばれる腹の終端にある長い構造を使って、若いイチジクに卵を産みつけることを知っていた。

 だが、一体何がイチジクに穴をあけられるほど産卵管を硬くしているのか、同氏と大学院生のラクシュミナス・クンダナティ(Lakshminath Kundanati)氏は疑問を持つようになった。

 また、寄生バチ(Apocrypta westwoodi grandi)の産卵管の先端が、やわらかいイチジクの花に卵を産みつける花粉媒介性のハチ(Ceratosolen fusciceps)と構造的に異なっているかどうかについても知りたかった。

 そこで、彼らは電子顕微鏡を使って、産卵管の先端を高解像度で調べてみた。

 寄生バチの産卵管の先端には、硬い果実に穴をあけるのに役立つ歯に似たギザギザのドリルの刃先のようなものが見えた。一方、花粉媒介性のハチの先端は、スプーンのような形をしていた。

 また電子顕微鏡とX線検出器を用い、産卵管の先端に亜鉛のX線シグネチャを特定した。「亜鉛は常に一貫して先端にだけ確認され、他のどこにも見当たらなかった」とグンディア氏は説明した。

 さらに同氏は、原子間力顕微鏡と呼ばれる道具を使って亜鉛が豊富な先端の硬さを計算し、それが歯科医院で使用されるアクリルセメントとほぼ同じ硬さであることを発見した。

◆自然からのインスピレーション

 たとえ亜鉛で硬くなった先端があったとしても、長い産卵管はあまりに細いので、研究者らは一体どのようにしてそれが折れることなくイチジクに穴をあけることができるのか疑問に思った。

 グンディア氏とクンダナティ氏は、ハチがイチジクに穴をあけている様子を撮影し、産卵管が折れることなく曲がりくねっていることに気が付いた。その構造に掛かる座屈圧力を計算してみると、「曲がった時に折れることはなく、それが非常に精巧な作りのデザインである」ことをグンディア氏は知った。

 イギリス、ロンドン自然史博物館のシニア・キュレーター、ギャビン・ブロード(Gavin Broad)氏は、「この研究が明かした最も新奇な発見は、産卵管に掛かる座屈圧力の計算に関係している」と電子メールで語った。

「これは、長い産卵管にとって重要な特徴である。物体の中で異なる方向に動くことができ、硬い箇所を突き通す際には圧力を伝えるといった2つの事柄を為すために、産卵管は柔軟でなければならない」。

 ハチのドリルの刃先は、より精巧な超小型の穴あけ工具や針、そして最も侵襲性の低い外科手術に役立つ探り針などを開発する際のインスピレーションになるだろうとグンディア氏は期待している。

 研究結果は、「Journal of Experimental Biology」誌に5月28日付で発表された。

Photograph by Lakshminath Kundanati

文=Sandeep Ravindran