1億年前のホタルの光を再現することに成功――中部大学らの研究チーム

中部大学応用生物学部と長浜バイオ大学バイオサイエンス学部、鹿児島大学大学院理工学研究科の研究者らは、ホタルが地球上に出現した約1億年前のホタルの発光を再現することに成功しました。

ホタルの仲間は世界に約2,000種が知られており、発光色も緑色や黄色、黄緑色、オレンジ色とさまざまです。これらのホタルは約1億年前の白亜紀の地球に出現し、そのときには既に発光していたといわれていますが、化石記録などからでは分からないため、どのような色であったかは不明でした。

祖先配列復元で1億年前のホタルの発光を解析

ホタルの発光は「ホタルルシフェリン」と「ホタルルシフェラーゼ」という化学物質の反応によるものです。このホタルルシフェリンはすべてのホタルに共通であり、ホタルの発光色はこのルシフェラーゼのアミノ酸配列の違いによって決まります。

研究者らは、「祖先配列復元」と呼ばれる手法で発光色の復元を試みました。これは推論的解析に基づいて遺伝子情報を復元する方法で、幸運なことにホタルルシフェラーゼはバイオテクノロジーや基礎医学にとっては有用であり、正確な祖先配列復元に用いるための遺伝子情報量は整っていました。

研究者らは復元した配列情報に基づいてルシフェラーゼタンパク質を作成してホタルルシフェリンと反応させました。その結果、深い緑色の強い発光が観察されたといいます。1億年前のホタルの光は、どうやら緑色に光っていたようです。


配列情報に基づき、実験室で再現された白亜紀のホタルの発光。
国立研究開発法人 科学技術振興機構 プレスより

ホタルは毒を持っており、不味い味がすることが知られています。緑色は、当時のホタルの天敵であると考えられる夜行性動物(原始哺乳類や小型恐竜など)が最もよく見える色であり、ホタルが光る最初の理由は外敵に対する警告であった可能性が考えられます。

ホタルの一連の進化が明らかに

研究者らはさらに、最初のホタルが出現するよりも以前の配列を復元しました。これはホタルの祖先となる昆虫に相当します。
復元の結果、その発光は非常に弱く、発光色はなんと赤色でした。

また、最初のホタルが出現した以降のさまざまな時代についても復元を行ったところ、深い緑色から黄色まで幅広い発光色が確認されました。

どうやらホタルの仲間は、弱く赤い光を持った祖先の昆虫から深い緑色に発光するホタルになり、その後さまざまな種類に分かれ、雌雄のコミュニケーションに用いられるようになり多様な発光色のホタルが現れたようです。

ちなみに、映画ドラえもんの2020年8月に上映された最新作である『ドラえもん のび太の新恐竜』では、ドラえもんたちがタイムマシンで白亜紀を訪れたときにホタルに遭遇しますが、論文著者らは「この映画では”正しく”緑色に発光していた」とプレスリリースでコメントしています。


この動画では0:12 で一瞬だけ、0:13~0:14の間にホタルが登場しますが、確かにしっかりと緑色になっています。

この研究成果はアメリカ科学振興協会が発行する科学誌『Science Advances』に12月付で掲載されています。