福井大学学术研究院工学系部门的宫田真衣助教和千叶大学研究生院园艺学研究院的野村昌史教授、以及日本农研机构生物功能利用研究部的阴山大辅团队长助理组成的研究团队发表研究成果称，成功观察到了仅以雌性蝴蝶为宿主的沃尔巴克氏体属细菌在石垣岛宽边黄粉蝶（Eurema hecade）中快速传播的过程。研究发现，在短短的4年里，宽边黄粉蝶雌雄性别比例就从1:1转变为雌性占93.1%的状态。该成果将有助于更好地了解细菌引起的性别比例变化的机理。相关成果已发表在国际学术期刊《Current Biology》5月20日号上。
图1：交配中的宽边黄粉蝶（供图：福井大学）
图2：按采集年份划分的宽边黄粉蝶性别比
（A）各年份各采集地点的性别比。（B）左：各年份采集的所有个体中雌性的比例；右：采集的雌性中感染wFem的比例（供图：福井大学）
已有研究表明，许多昆虫携带有沃尔巴克氏体属细菌，可以操纵宿主昆虫的繁殖。引起多种昆虫的“杀雄”和“雌性化”等。由于这些细菌无法在宿主的细胞外存活，而且会从宿主的母体传播给后代，因此沃尔巴克氏体属细菌被认为有意选择了更有利于生存的雌性。
已有研究指出，因沃尔巴克氏体属细菌的杀雄作用而导致雌性比例出现变化，但这些结果是在雌性比例已经出现变化之后报告的，而发现雌雄比例正处于变化之中的状态则比较困难。
2011年有研究表明，分布于日本奄美大岛以南的宽边黄粉蝶因wFem系统的沃尔巴克氏体属细菌的影响出现了雌性化现象。当时的wFem持有率较低，还只有8%。
研究团队基于wFem持有率将会不断增加的假设，从2015年开始对石垣岛宽边黄粉蝶的wFem持有率和性别比例进行了追踪观察。
2015年至2022年间，研究人员在石垣岛共采集了1392只宽边黄粉蝶，并记录了性别比。结果发现，从2015年到2018年，性别比例基本为1:1，从2019年开始出现差异，雌性占70%以上，至2022年雌性比例已上升至93.1%。
当对采集的所有个体进行PCR检查以确定其是否携带wFem时，发现自2017年以来wFem比率开始上升，到2022年雌性携带wFem的比例达到了87%。2019年，将野外采集的雌性带回实验室饲养下一代后，发现性别比例严重偏向雌性。
这表明在短短4年的时间里，沃尔巴克氏体细菌使石垣岛的宽边黄粉蝶雌性比例大幅增加。
研究团队表示，今后将继续跟踪研究宽边黄粉蝶是否会对沃尔巴克氏体属细菌的繁殖操纵产生抵抗性，或者就此走向灭绝等。此前曾有研究报告显示，沃尔巴克氏体属细菌在琉球紫蛱蝶中的杀雄功能使雌性的性别比例显著增大，但几年后性别比又恢复到了1:1。
今后将继续调查
宫田助教表示：“我们去年和今年都进行了调查，希望能在未来公布调查结果。此外，通过分析迄今为止采集的样本，希望能够弄清雌性化对种群和进化的影响。例如，雌性化程度的升高可能会导致无法产卵的雌性数量增加，或者雄性数量的减少可能会使剩余的雄性疲惫，从而影响个体的器官功能。我们将继续开展包括野外调查的研究，以澄清这些疑问。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Current Biology
论文：Rapid spread of a vertically transmitted symbiont induces drastic shifts in butterfly sex ratio
DOI：10.1016/j.cub.2024.04.027
