熱に対する限られた耐性：熱帯昆虫とそのゲノムに残るサイン

小さな生き物にとって暑い日が重要な理由

昆虫は小さいが、植物の受粉、死んだ有機物の分解、鳥や哺乳類の餌としての役割を通じて、熱帯の森林や農地を静かに支えている。本研究は、食料、森林、生物多様性を気にするすべての人にとって差し迫った問いを投げかける：地球が温暖化する中で、熱帯の昆虫はその熱に耐えられるのか？ペルーとケニアの山腹での現地調査と最先端の遺伝学的解析を組み合わせることで、研究者たちは多くの熱帯昆虫がすでに体が耐えうる最高温度に近づいており、適応の余地がほとんど残されていない可能性があることを示した。

昆虫の耐熱限界を測るために山を登る

研究チームは、ペルーのアンデスとケニアの山々で、蒸し暑い低地の熱帯雨林やサバンナから冷涼な雲霧林までの急峻な標高勾配に沿って、約8,000個体、約2,300種に相当する昆虫を採集した。現地で、各昆虫は制御された装置で穏やかに加温または冷却され、動けなくなるまでの上限温度と下限温度が明らかにされた。予想どおり、高地に生息する昆虫は低地の近縁種より寒さに強く、熱には弱かった。しかし、耐熱性の変化は局所気候の変化と完全には一致しなかった：低地に向かって条件が高温になるにつれて、昆虫の耐熱限界はより緩やかに上昇し、やがて低地最暖部では「天井」を形成して頭打ちになった。

最も必要な場所での柔軟性の欠如

動物はときにストレスのかかる温度に一時的に適応できる――いわば生理学的なウォームアップだ。これを確かめるために、研究者たちは一部の昆虫を非致死的な強い熱に短時間さらした後で耐性を測った。高地の昆虫は期待どおりに反応し、熱ショック後に若干高い温度に耐えられるようになった。対照的に、多くの低地昆虫は同じ処置後にむしろ耐性が低下し、保護機構がすでにフル稼働しているかのように見えた。短い寒冷刺激による試験でも、追加の耐寒性は主に高地および中間標高の種で見られた。これらを総合すると、最も暑い熱帯低地に生息する昆虫はさらに耐性を高める余裕がほとんどない一方で、より涼しい環境に暮らす近縁種にはまだ適応の余地があることを示している。

昆虫の分子に刻まれた耐熱性

なぜこの耐熱限界の天井が存在するのか？著者らは昆虫のゲノムの中に手がかりを求めた。677種のタンパク質配列を用い、深層学習ツールで各タンパク質が形を失い始める温度（すなわち細胞機能の破綻と死に向かう重要な段階）を推定した。すると、異なる昆虫群でタンパク質の融解温度に体系的な差があることが分かった：たとえばハエ類は比較的熱に弱いタンパク質を持つ傾向があり、バッタやスズメバチ類はより頑強なタンパク質を持っていた。これらのタンパク質データを個体全体の耐熱限界の現地測定と比較したところ、両者の一致は顕著だった。タンパク質が高温でも崩れにくい系統ほど、現地でより高温に耐える昆虫を含み、基本的な分子設計が長い進化の過程で各系統の温度限界を決めていることを示唆した。

将来の高温リスクの予測

これらの生理学的測定値を踏まえ、研究者たちは現在および将来の気候が現場のリスクにどう結びつくかを検討した。実際の気温記録や衛星による地表熱測定を、ある温度で昆虫がどれだけの時間その温度に耐えられるかを推定するモデルと組み合わせた。現在の気候では、アマゾンの低地にいる昆虫は、最も暑い時間帯の地表温度が最も敏感な種を1分未満で機能停止に陥らせるほど高くなることが既にあり得ることが示された（ただし日陰の空気温度は依然としてより安全な範囲にある）。今世紀末までの気候予測はさらに厳しい図を示す：高排出シナリオ下では、アマゾン低地では将来の日中の地表温度の約半分、そしてかなりの割合の空気温度が、多くの種に深刻な熱損傷を引き起こすほど高くなると予測される。

熱帯の生き物にとっての意味

これらの発見は、厳しくも実行可能な対策を示す。世界で最も多様な生態系を支える多くの熱帯低地の昆虫は、すでに上限温度に近い環境で暮らしており、それをさらに引き上げる余地がほとんどない。タンパク質や生理学が進化によって厳しく制約されているように見えるため、より高温への急速な遺伝的適応は遅く、多くの代償を伴うかもしれない。気温上昇からの逃避手段がないままでは、より頻繁な熱波や寒波が昆虫の大規模な減少を引き起こし、それが食物網や生態系サービスに波及する可能性がある。完全な日陰の森林を保護し、種がより高い標高へ移動できるよう景観の連続性を維持し、将来の温暖化を抑えることが、地球上で最も多様な昆虫群集を守るための重要な措置として浮かび上がる。

引用: Holzmann, K.L., Schmitzer, T., Abels, A. et al. Limited thermal tolerance in tropical insects and its genomic signature. Nature 651, 672–678 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10155-w

キーワード: 熱帯の昆虫, 耐熱性, 気候変動, タンパク質の安定性, アマゾン熱帯雨林