山の音

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腐朽菌と共生微生物(共生微生物編)

今回は前回に引き続き共生微生物にスポットを当てていろいろ考察したいと思います。
また、キノコの菌や栄養成分、生態系などにも少し触れていきたいと思います。

まず、クワガタやカブトは栄養生理学的には菌食性ということは知っておく必要があります。
白色腐朽材を好む幼虫に菌糸体のみ与えた場合と木材のみ与えた場合を比べれば一目瞭然。
菌糸体はキチンを主成分とし、木材はセルロース等の多糖類が主成分です。
幼虫は木材を養分とすることができません。
反面、クワガタやカブトはキチンを分解して栄養源とすることが出来ます。
キチンはアミノ酸や糖類の結合したものですから窒素源、炭素源として利用されます。
合わせて腐朽材を与えた場合を考えてみると、
一般に腐朽が進んだ材であるほど成長がよく、サイズも大きくなります。
ただし、腐朽材を与えた場合、無菌状態で飼育した幼虫では消化不良を起こす場合があることが知られています。
安定した消化のメカニズムには外部より取り入れた共生微生物が重要であることを示しています。

幼虫は木材や腐朽菌に限らず各種微生物を利用することにより、より効率よく安定して養分を摂取しています。
幼虫の腸内がアルカリ性に保たれていることはこの記事でも少し触れましたが、その中ではアルカリ性環境下で活性が上がるキシラン分解能を持つ細菌が共生しています。
キシランはヘミセルロースの主成分であり、幼虫が食した木材はこの菌によって分解されキシロースが生成されます。

そして幼虫の体内にはキシロース発酵能を持つ酵母も共生しています。
つまり、幼虫の体内で共生微生物によって
ヘミセルロース→キシラン→キシロース→キシリトールと分解が進んでいるわけです。
ここで面白いのは、この酵母を持つのはクワガタやカブトの幼虫に限らないことです。
同じ材食性の昆虫のコガネムシやハナムグリの幼虫やクロツヤムシなどからも同様の酵母が見つかっています。
つまり、同様のニッチを持つ昆虫が互いに同じ微生物の利用方式を選択しているわけです。
中でも、コガネムシやハナムグリ、カブトムシ等には菌嚢が存在しないため、成虫から幼虫への菌の受け渡しができません。
(クワガタはほぼ全種の雌が菌嚢を持ち、産卵の際に卵表面や付近の木くずに菌を付着させることで幼虫への菌の受け渡しを行います。)
そのため、カブトムシはクワガタなどの菌嚢を持つタイプの幼虫が摂食した後に残っている微生物を取り込んで利用していることになります。
クワガタの食べ残しを利用すると大きくなると言われているのはここに理由がありそうです。

上記の菌によって木材は分解されていくわけですが、残ったキシリトール(糖アルコール)は代謝の関係上養分としては考えにくいため、実質的には発酵の過程で増殖している酵母や細菌等を消化・吸収していることが考えられます。
つまりタンパク質などの窒素源を多く取り込んでいるのです。
また、幼虫の腸内にはほかにも窒素固定菌が存在し、空気中の窒素を固定することで木材中の窒素量を高めています。
幼虫は糞を再び食べる行動を行いさらに窒素分を摂取していると考えられます。
(※窒素固定菌等の働きによりクワガタ幼虫のいるマットではC/N比が50前後に保たれています。この値が最も活動しやすいのでしょう)

白色腐朽材を嫌う種類でも同様の微生物を持っていることを考えると、
白色腐朽菌自体を嫌っているのではなく、窒素源の分解能力が低いために白色腐朽材に生息できないのではないか?
という仮説が成り立ちます。
この説が正しいとすれば、タンパク添加の必要性が種によって異なってくることに明確な理由づけが出来ます。

ここまで読んでみると、なんだか「タンパク質入れとけばいいじゃん」みたいに考えたくなります。
しかし、おそらくそれではうまくいかないでしょう。
栄養学には「ドベネックの桶」という考え方があります。
農学や家庭科等でもよく聞きますね。
これは桶の板一枚一枚を生育に必要な各養分にあてはめたとき、最終的な成果は一番短い板=一番量の少ない養分に依存するというもので、これは昆虫飼育にも当てはまると思います。
酵母や細菌などにはタンパク質の他にもミネラル分やビタミン等様々な養分が含まれています。
これらの多くが絡み合って最終的なサイズが決まるわけですから、ただ一辺倒にタンパク添加というわけにはいかないのです。
しかし、いちいち各種養分を添加するというのも現実的ではありません。
よって一番の方法は幼虫の腸内環境を考え、微生物がより活動しやすい状態にもっていくことです。
……なんだかこの説明だけ聞くとお通じを気にする人みたいですが笑

微生物の活動は幼虫の体内で行われるため、外部からは手を出しにくいのですが、
微生物の持つ酵素が働きやすいpHを保ったり、C/N比を考えることが有効な手段であると思われます。
また、幼虫の持つ菌種は国産、外国産問わずほとんど同一種であることが多いため、
同種に限らず、成長のいい個体で使用していた食べ残しをマットに混ぜ込むことで、質の良い菌の受け渡しを狙ってみるのもいいかもしれません。
微生物の餌となるセルロース・ヘミセルロースを腐朽菌に多く分解されないようにするのも一つの手です。
白色腐朽菌の中でも、リグニンを優先して分解する選択的白色腐朽菌とセルロースとリグニンを同時に分解する非選択的白色腐朽菌があり、一般に使われる菌糸ビンの中ではカワラタケがリグニンを優先して分解するようです。
自然界でカワラタケによって腐朽した木からクワガタが見つかるのもこういった理由があるのかもしれません。
カワラ菌糸はサイズではおくれをとっていますが、継続して飼育することで驚く結果が生まれるかもしれません。
共生微生物の培養を行う世代ではカワラタケ、十分微生物が殖えたらオオヒラタケという手もあります。
とにかくいろいろ考えてみると、行き詰っていた壁が破れる時がきっと来るでしょう!
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