植物の害虫として身近な存在であるアブラムシ（アリマキ）は、自身の体内に「ブフネラ（
Buchnera aphidicola）」と呼ばれる細胞内共生細菌を保持しています。アブラムシは、餌である植物の篩管液に不足しているアミノ酸などの栄養供給を、この細菌に完全に依存しています。ブフネラは「バクテリオサイト」という専用の細胞に格納され、母から子へと厳密に受け継がれています。アブラムシとブフネラの関係は約2億年に及ぶ極めて安定したものですが、一部の系統では、ブフネラに加えて別の細菌を必須とする「多重共生系」の例が知られています。このような系では、ブフネラは一貫して保持されている一方で、もう片方のパートナーである細菌が、新しく参入した細菌に役割を明け渡し、最終的に入れ替わってしまうことがあります。しかし、新しい細菌がどのようにして既存の共生システムに入り込み、地位を確立したのか、そしてそれが共生システム全体にどのような影響を与えたのか、具体的なプロセスは謎に包まれていました。
今回、基礎生物学研究所 進化ゲノミクス研究室の野崎友成助教、小林裕樹研究員（研究当時 現東京農業大学）、重信秀治教授を中心とするグループは、日本に生息するクリオオアブラムシ（
Lachnus tropicalis）が持つ多重共生系を詳細に解析しました。その結果、新しく参入した共生細菌であるセラチア（
Serratia symbiotica）A系統が、以下の3つのプロセスを経て共生系を再構築していることを発見しました。
1. 「居抜き物件」としての継承：先代細菌（セラチアB系統）が利用していた細胞ニッチや伝達ルートをそのまま継承していた。
2. 代謝システムの統合：ブフネラとアブラムシとの相補的な代謝システムに、ゲノムレベルで統合されつつあった。
3. 共生細菌ゲノムの最適化を駆動：パートナーの置換とそれに続く再構築が、居残ったブフネラのゲノムのさらなる「スリム化」をも促進させていた。
また、詳細なゲノム解析の結果、新参のセラチアA系統は、自由生活を送る近縁な祖先型セラチアと同程度の数の遺伝子をもち、多くの必須アミノ酸やビタミンの合成能力を保持していることがわかりました。これらの遺伝子が、ブフネラが持っていない代謝経路をカバーしていた一方で、ブフネラが得意とするアミノ酸代謝経路では偽遺伝子が多く検出され、両者が代謝レベルで機能を補完し合っていることがわかりました。
さらに、セラチアB系統を保持する、ヨーロッパ産の近縁種（
Lachnus roboris）のブフネラも含めて比較ゲノム解析を行った結果、クリオオアブラムシの共生系では、セラチアB系統からA系統への置換イベントの後に、ブフネラは特定の代謝経路（トリプトファン合成経路など）を失い、その機能が新参セラチア（セラチアA系統）によって補完されていることが判明しました。この結果は、パートナーの交代がシステム全体の再編成を引き起こし、ブフネラのゲノムのさらなる機能の特殊化（縮小進化）を駆動した可能性を示しています。
本研究は、アブラムシの多重共生系におけるパートナーの置換が、既存の関係性の崩壊と再構築において重要な進化的要因であることを強く示しています。本成果により、長期間維持されてきた共生システムが、新たなパートナーの参入をきっかけとしてダイナミックに更新され、共進化のあり方を劇的に変化させうることが示されました。
本研究成果は、2026年2月18日付で国際学術誌「
Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences」誌に発表されました。
左図：クリオオアブラムシ、中央・右図：FISH法によって可視化された共生細菌（ブフネラとセラチア）のアブラムシ体内での局在（中央）と胚発生時の垂直伝達（右）（矢印は胚への侵入開始点を示す）。
研究グループはまず、蛍光
in situ hybridization (FISH)法による顕微鏡観察により、ブフネラとセラチアA系統からなる多重共生系を持つクリオオアブラムシの共生システムについて詳細な解析を行いました。そして、クリオオアブラムシに近縁な種の共生系（ブフネラとセラチアB系統からなる多重共生系）に関する過去の文献を紐解き、組織学的特徴を詳細に比較しました。その結果、この新参セラチア（セラチアA系統）は、先代の細菌（セラチアB系統）専用であったシース細胞（バクテリオサイトに近接する扁平な細胞）にそっくりそのまま局在していました。母親から子へ細菌を送り込むための伝達経路、そしてアブラムシの発生過程での共生器官への分配様式も、先代が利用していたものと全く同じであるとわかりました。これは、新参者が宿主共生系の「既存インフラ」をそのまま利用することで、速やかに必須のパートナーとしての地位を確立したことを示唆しています。
