精子は頭部、中片、鞭毛という基本構造を持った生殖細胞です。
この細胞は受精という生物共通の役割を持っている一方、形質や運動性は種によって異なります。精子の多様化は、受精様式や精子競争が関係していると考えられてきました。
しかし、生殖様式は分類群ごとに大きく偏っています。違う生殖様式を比較するにも、対象となる生物が離れた分類群同士の比較になりやすく、生殖様式以外の違いも結果に影響してしまうという課題がありました。
そうした中で、琉球大学熱帯生物圏研究センター瀬底研究施設の伊藤岳学振特別研究員らの研究グループは、受精様式と精子競争レベルが異なる海産魚類11種を対象に比較調査を行いました。
この研究成果は『Journal of Evolutionary Biology』に掲載されています（論文タイトル：Inter- and intra-male variation in sperm length is associated with fertilization mode in marine fishes）。
受精様式と精子の多様化
精子は受精という生物共通の役割を担う一方、その形質や運動性は種によって異なります。こうした精子の多様性は体外受精・体内受精といった受精様式や精子競争が大きく関わっていること考えられています。
また、多様性がどのような繁殖環境で進化してきたのか解明することは、繁殖戦略や性選択の理解するうえで欠かせません。
カエル（提供：PhotoAC）しかし、受精様式は哺乳類で体内受精、多くのカエル類で体外受精といったように、分類群ごとに大きく偏りがあります。
つまり、受精様式がことなる種を比較しようとすると、どうしても離れた分類群同士の比較になってしまうのです。これだと、繁殖行動や生殖器官の構造など、受精様式以外の違いが結果に影響するという課題がありました。
近縁種間でも異なる受精様式を持つ魚類
キリンミノが体外受精、シロメバルが体内受精であるように、魚類では近縁種間でも受精様式が異なるケースがあります。
キリンミノ（提供：PhotoAC）研究グループはこれに着目し、受精様式と精子競争レベル（配偶様式や繁殖場所の雄の密度などから推定されています）の異なる種を比較。これまでに受精様式が精子全長ではなく頭部長に関連すること、精子競争が強い種ほど精子が長いことを先行研究で明らかにしています。
精子の形質のばらつき
今回の研究では、受精様式と精子競争レベルの異なる海産魚類であるキリンミノ、ハオコゼ、カサゴ、クマノミ、スズメダイ、クダヤガラなど11種を対象に精子の形質を測定。
また、精子の平均的な形質だけでなく、「ばらつき」にも着目されており、雄間のばらつきと雄内のばらつきを分けて解析が行われました。
体内受精では精子長のばらつきが小さい
測定と解析の結果、体内受精は体外受精と比較して、雄間・雄内のいずれでも精子全長のばらつきが小さく、より均一であることが明らかになっています。
カサゴ（提供：PhotoAC）また、雄間のばらつきでは中片長を除くすべての測定項目で、体内受精の方が小さいことが判明。一方、体外受精はばらつきが大きいものの、精子競争が強くなるほど、精子全長のばらつきが小さくなることが示されました。
さらに、各精子形質のばらつきの大小では、雄間でばらつきの大きい形質は、雄内でもおおむねばらつきが大きいことがわかています。
進化の過程で精子が強い選択を受けてきた？
このような結果から、体内受精種では受精に適した一定の形質を保つ選択が働いており、特に精子全長や鞭毛長が強い選択を受けている可能性が示唆されました。
体内受精では雌の生殖器官内を移動するため、進化の過程で規格外の精子が淘汰された結果、ばらつきが小さくなった可能性があるといいます。
ハオコゼ（提供：PhotoAC）一方、比較的短い時間と距離で受精する体外受精では、競争が弱い場合、形態の差が受精の受精の成功率を左右しないことから、幅広い形態の精子が受精に寄与できるとされています。
また、雄内で精子のばらつきが小さいことは、精子を形成する過程で形を揃える仕組みが、より厳密である可能性を示しているといいます。
今後は他の魚類にも対象を広げた研究を
今回の研究によって、受精様式の異なる海産魚類11種について精子の形質を測定し、体内受精種は体外受精種と比較して、雄間・雄内の精子長のばらつきが小さいことを明らかにしました。
今後、研究グループは、他の魚類も研究の対象とするほか、精子形成過程なども調べていくとしています。
（サカナト編集部）
