ショウジョウバエの性的選択を理解する

性的選択は、繁殖に関連する特性や行動が世代を経てどのように発展するかに影響を与えるプロセスだわ。男性に強く働くことが多いけど、女性にも影響があるんだよね。性的選択のレベルは、環境や利用可能な資源によって変わることもある。

性的選択に影響を与える重要な要素の一つは、食べ物のような資源の分布。これが、誰が伴侶を引き付けられるかに影響するから、利用できるパートナーの数を形作るんだ。例えば、利用できるオスよりメスが少ないと、偏った運用性比（OSR）状況になることがあって、特定のオスが交尾の機会を支配することがある。オスは、より大きかったり、メスが好むような印象的な特徴を持つような競争力を高める特性を発展させるかもしれない。

多くの動物種における研究は、OSRが性的選択の全体的な強さに影響を与えることを支持している。一方で、特定の特性がどのように選ばれるかを調べる研究では、OSRに関連する違いがほとんどないか、既存の理論と矛盾する結果が出ることもある。例えば、普通のトカゲの研究では、メスが多いときに体の大きいオスが交尾成功率が高くなるという結果が出て、オスが多いときでも常にオスが有利であるという期待に反する結果が出た。

OSRは交尾後にも影響を与えることがある。複数のオスが同じメスと交尾するとき、精子競争が激化し、オスは精子を生産することにもっと投資することが多い。この状況では、テストステロンのサイズなど、競争に成功するための特性がより強く選ばれることがある。でも、さまざまな研究のテストステロンのサイズの結果はまちまちだった。ある研究では、近くにメスがたくさんいるオスの果実バエがより大きなテストステロンを持っていて、他のオスとの競争から十分な精子を確保するための戦略のシフトを示している。

個体数が密集すると、伴侶を得るための競争が増すこともある。密度が性的選択や特性にどのように影響するかを調べた研究では、結果はまちまちだった。密度が上がるにつれて、オスは直接的に伴侶を競うのではなく、あまり戦わずに交尾を試みるような狡猾な戦略にシフトするかもしれない。例えば、カエルの種では、競争が激しくなるとオスは繁殖特性にもっと投資するかもしれない。

個体数だけでなく、資源の競争もオスの行動に影響を与えることがある。食べ物のような資源が均等に分散していると、オスはそれをコントロールするチャンスが少なくなる。でも、資源が塊になっている場合、これらのエリアを守れるオスがメスにとって魅力的になることがある。例えば、ある種のハエでは、オスがメスが卵を産む可能性のある場所を巡って戦ったりする。だから、メスはオスがこれらの資源をどれだけよく守れるかに基づいて伴侶を選ぶかもしれない。

でも、同じ種の中でも環境や社会的要因によって繁殖の戦術が異なることもある。オスが資源を守ることをあきらめて、代わりに産卵するメスのグループに加わることもあるんだ。

研究者たちは、OSRや個体群密度が性的選択の形成に役立つ役割を果たしていると示唆しているが、これらの要素の相互作用を調べた研究はあまりないんだ。このギャップを埋めるために、果実バエの一種であるDrosophila prolongataを使った研究が行われた。この種はオスとメスのサイズや外見に明確な違いがあることで知られている。オスはメスを引きつけるために、足を振動させるような特別な行動を持っている。

この研究では、異なる性比と密度を持つDrosophila prolongataのフライグループが数日間観察された。研究者たちはこれらのハエがどのように相互作用し、交尾し、子孫がどのように生まれたかを記録した。これにより、性的選択に関連する特性が周囲の環境にどのように進化するかへの洞察が得られた。

#潜在的および実現された性的選択

異なるグループ設定で性的選択がどのように機能するかを評価するために、研究者たちは2つの指標を計算した。バテマン勾配は、交尾が子孫の生産とどのように相関するかを見て、性的選択の機会は個体間の繁殖成功の変動を分析する。

研究では、オスとメスの両方が正のバテマン勾配を示し、たくさんの伴侶がより多くの子孫をもたらすことがわかった。しかし、この傾向は特にオスに強く、特にグループにオスが多い場合に顕著だった。性的選択の機会もオスの間で高く、オスが性偏ったグループで強い交尾圧を受けていることを示している。

特定のオスの特性を調べると、結果はもっと複雑だった。例えば、オスとメスの数が同じ状況では、体の大きさや足の長さのような特定の特性がプラスに選択された。しかし、オスが多い設定では、足の長さだけがプラスに選択された。興味深いことに、これらのオスの特性に対する選択は、個体密度が上がるにつれて増加するようで、既存の理論に基づく期待とは反対の結果だった。

この変動は、一般的な性的選択の指標が特定の特性に対する選択を正確に予測できないかもしれないことを示唆している。なぜなら、それらは上限を設定するだけだから。もっと洗練された方法が、交尾システムの複雑さを理解するために必要かもしれない。

#テリトリー行動と交尾成功

テリトリー行動が異なる社会構成でどのように現れるかを理解するために、実験ユニットの中央に資源が豊富なエリアが作られた。オスはこの資源の近くにいる時間がメスよりもはるかに多かった。でも、個体密度が増えるにつれて、両方の性がこのエリアにいる時間が減り、競争が高まっていることを示している。

研究では、ほとんどの交尾がこの資源豊富なエリアで始まった。ここでの交尾は、他の場所で行われた交尾に比べて、オスの間でより攻撃的な行動と関連していた。テリトリーの占有は交尾成功に影響を与えたが、オスとメスの数が同じグループでより重要だった。

ほとんどの交尾が資源エリアで行われたが、競争が激化するとオスがそれをコントロールするのが難しくなった。その結果、オスが資源エリアにどれだけ長くいることができるかと交尾成功との関係は、オスが多いグループではそれほど強くなかった。大きなオスは、性の数が均等の時には交尾の機会を得るのに有利なようだが、この利点はオスが多い設定では薄れてしまった。

研究は、高い競争条件下では、オスが伴侶を引きつけるために使う戦略が変わることを明らかにした。でも、狡猾な戦術は増加せず、足を振動させるような伝統的な求愛行動は、競争が最高潮に達したときにはあまり行われなくなった。

#受精成功

この研究では、交尾成功が繁殖成功を決定する上で重要な役割を果たし、その後に受精成功が続いた。誰が子孫を残したかを追跡すると、メスと最後に交尾したオスが受精成功率が高い傾向があって、メスの再交尾を遅らせることができたオスも成功率が高かった。

オスは、性の数が均等な時に成功したが、この利点はオスが多いシナリオでは消えた。交尾時間が短いことは受精成功との明確な関連を示さず、オスは戦略的に努力を配分するか、精子が枯渇する可能性があった。

関連する種では、特定のタンパク質がメスの再交尾率に影響を与えることがある。このタンパク質がDrosophila prolongataにおいてどのように機能するかは不確かだが、メスは再交尾のタイミングを制御することで、どのオスが自分の子孫を残すかの可能性に影響を与えることができると考えられている。

全体として、この研究は、競争が増加するとオスの交尾や交尾後のプロセスへの投資が大きくなることはないということを示唆している。むしろ、ダイナミクスは生態的な文脈によって影響を受け、選択パターンは交尾の段階を通じて相互に強化することができる。

#交尾システムのダイナミクス

交尾システムの違いをまとめるために、さまざまな要因がどのように相互作用するかを可視化するモデルが作成された。オスが多いシナリオでは、多くの期待される正の影響と負の影響が消えることがあって、競争のレベルに応じて交尾前と交尾後の選択がどのように変わるかを浮き彫りにしている。

研究者たちは、偏ったグループのオス間で繁殖成功の偏りがより大きいことを観察したが、有利な特性を特定するのに苦労した。この結果は、交尾システムが静的ではなく、動的であり、社会的相互作用や環境のセットアップに基づいてシフトできることを強調している。

性的選択の強度を測るための複数の指標を統合し、さまざまな文脈で特性がどのように選ばれているかを調べることで、この研究は、選択が時間の経過とともに行動や特性をどのように形作るかについてのより深い理解に貢献している。再交尾の間隔と交尾成功の関係は、異なる選択圧を考慮する必要性を強調しており、複雑で多様な環境における性的選択の研究の重要性を示している。