カイコ

カイコガ（学名： Bombyx mori）は、一般的に家蚕として知られ、カイコガ科に属する飼育された蛾の一種です。野生のカイコガであるBombyx mandarinaに最も近縁です。カイコはカイコガの幼虫です。カイコは絹の主要生産者であるため、特に経済的に価値があります。カイコの好む餌は白い桑の葉ですが、他の種類の桑や、他の植物の葉も食べることがあります。何千年にもわたる選択育種の結果、飼育されたカイコガは繁殖を完全に人間に依存しています。野生のカイコガは、 Bombyx属の他の種ですが、絹の生産において商業的にそれほど有望ではありません。

生糸を生産するためにカイコを飼育する養蚕は、中国で少なくとも5,000年前から存在しており[ ^{1 ] 、}そこからインド、韓国、ネパール、日本、そして西洋へと広まった。従来の養蚕法では、蛹の段階でカイコを殺す^{[ 2 ]} 。家畜のカイコは、北インドから北中国、韓国、日本、そしてロシア極東地域に分布する野生のカイコ、Bombyx mandarinaから家畜化された。家畜のカイコは、日本や韓国の系統ではなく、中国の系統に由来する^{[ 3 ] [ 4 ] 。}

カイコは新石器時代以前には家畜化されていなかったと考えられます。それ以前は、大量の絹糸を製造するための道具が開発されていませんでした。家畜化されたカイコ（Bombyx mori）と野生のカイコ（Bombyx mandarina）は今でも繁殖し、時には雑種を生み出すことがあります。^{[ 5 ]： 342}カイコが他のカイコ属の種と交雑できるかどうかは不明です。カイコ属のほとんどの種と比較すると、家畜化されたカイコは体色だけでなく飛ぶ能力も失っています。^{[ 6 ]}

桑蚕は季節的な繁殖頻度に基づいて大きく3つのカテゴリーに分けられます。一世代性の桑蚕は1シーズンに1回しか繁殖せず、一般的にヨーロッパとその周辺で見られます。一世代性の卵は冬の間越冬し、最終的に春に交配します。二世代性の品種は通常東アジアで見られ、温暖な気候によって繁殖が加速されます。さらに、熱帯地方にのみ見られる多世代性の桑蚕もいます。これらの卵は通常9〜12日以内に孵化するため、1年間で最大8世代の幼虫が発生する可能性があります。^{[ 7 ]}桑蚕は環境変数に非常に敏感で、休眠（生理的な発達停止）は光周期、温度、湿度によって大きく影響を受ける可能性があります。^{[ 8 ] [ 9 ]}最近の研究では、二世代性の系統で休眠していない卵の発生も報告されており、休眠の表現がこれまで考えられていたよりも柔軟であることを示しています。^{[ 10 ]}

カイコは小型で飼育が容易なため、鱗翅目や一般的な節足動物の生物学の研究においてモデル生物となっています。遺伝学、フェロモン、ホルモン、脳構造、生理学に関する基礎的な発見はカイコを用いてなされてきました。 ^{[ 14 ]}その一例が、最初に知られたフェロモンであるボンビコールの分子同定です。これは、個々のカイコが生成するフェロモンの量が少ないため、50万匹の個体から抽出物を得る必要がありました。

多くの研究はカイコの遺伝学と遺伝子工学の可能性に焦点を当ててきました。何百もの系統が維持され、400を超えるメンデル変異が記述されています。^{[ 15 ]}別の情報源によると、世界中で1,000の近交系家畜化系統が維持されているとのことです。^{[ 16 ]}絹産業にとって有用な開発の1つは、桑の葉以外の餌、人工飼料などを食べることができるカイコです。^{[ 15 ]}ゲノムの研究は、絹タンパク質の代わりに薬理学的医薬品を含むタンパク質を生産するようにカイコを遺伝子操作する可能性も示唆しています。カイコの雌は、減数分裂中に相同染色体がシナプトネマ複合体のみで結合している（交叉がない）数少ない生物の1つでもあります。^{[ 17 ]}カイコ の卵母細胞では、減数分裂は完全にアキアズマト（交叉がない）です。 ^{[ 18 ]}カイコでは減数分裂のパキテン期にシナプトネマ複合体が形成されるが、対になった染色体間では交叉相同組換えは起こらない。^{[ 19 ]}

Kraig Biocraft Laboratories ^{[ 20 ]}は、クモの糸を生成するように遺伝子操作されたカイコを作る共同研究で、ワイオミング大学とノートルダム 大学の研究を利用しました。2010 年 9 月に、この取り組みが成功したと発表されました。^{[ 21 ]}

タフツ大学の研究者たちは、人間の組織に似た感触と外観を持つスポンジ状の絹でできた足場を開発しました。これらは、損傷した靭帯、腱、その他の組織を支えたり再構築したりするために、再建手術中に移植されます。彼らはまた、絹と薬物化合物でできたインプラントも開発し、これは皮膚の下に埋め込むことで、薬を安定的に徐々に放出することができます。^{[ 22 ]}

MITメディアラボの研究者たちは、カイコをさまざまな曲率の表面に置いたときに何を織るかを調べる実験を行った。彼らは、特に直線的な線状の網では、カイコが隣接する線を絹でつなぎ、与えられた形状に直接織り込むことを発見した。この知識を利用して、彼らは数日間かけて6,500匹のカイコで絹のパビリオンを建設した。 ^{[ 23 ]}

カイコは、他の無脊椎動物モデルと比較していくつかの有利な特性を持っているため、抗生物質の発見に利用されてきました。^{[ 24 ]}リソシンE ^{[ 25 ]}、Lysobacter sp. RH2180-5 ^{[ 26 ]}によって合成される非リボソームペプチド、GPI0363 ^{[ 27 ]}などの抗生物質は、カイコを使用して発見された注目すべき抗生物質です。さらに、カイコ感染モデルでの治療活性と相関する適切な薬物動態パラメータを持つ抗生物質が選択されました。^{[ 28 ]}

カイコは、病原性微生物の新規病原性因子の同定にも利用されてきた。黄色ブドウ球菌USA300株のトランスポゾン変異体ライブラリーを用いた最初の大規模スクリーニングでは、黄色ブドウ球菌の完全な病原性に関与する8つの新規遺伝子が同定された。^{[ 29 ]}同じ研究チームによる別の研究では、生体内での病原性と酸化ストレス耐性におけるYjbHの役割が初めて明らかになった。^{[ 30 ]}

飼育下のカイコは、野生種（例：B. mandarina）と比較して、繭の大きさ、体の大きさ、成長速度、消化効率が向上しています。人間の存在や扱い、また混雑した環境での生活にも耐性を獲得しています。飼育下のカイコは飛べないため、オスは交尾相手を見つけるために人間の助けが必要であり、潜在的な捕食者に対する恐怖心もありません。また、本来の色彩色素も失われているため、飼育下でのみ生活する場合、カモフラージュは役に立たず、飼育下のカイコは白変種です。これらの変化により、 B. mori は生存のために完全に人間に依存するようになり、野生には存在しません。^{[ 31 ]}卵は孵化を助けるために孵卵器で保管されます。

育種

カイコの家畜化に関する最古の考古学的証拠は、5,000年以上前の中国北部の仰韶文化に関連している。 ^{[ 1 ] [ 32 ] [ 33 ]}中国人はまた、 5,000年以上前にコイを家畜化した。コイは養蚕場の池でよく飼育され、カイコの幼虫と糞を餌として与えられた。これにより、養蚕と養殖を同時に行うことが可能になった。^{[ 34 ]}

カイコの育種は、商業的な観点からカイコの全体的な改良を目的としています。主な目的は、繁殖力、幼虫の健康、繭と絹の生産量、および病気への抵抗力を向上させることです。健康な幼虫は、健康な繭の生産につながります。健康は、蛹化率の向上、巣の中での死んだ幼虫の減少、^{[ 35 ]}幼虫期間の短縮（これにより感染の可能性が低くなります）、および青みがかった5齢幼虫（赤褐色のものよりも健康です）などの要因に依存します。生産される繭と絹の量は、蛹化率と幼虫の体重に直接関係しています。健康な幼虫は、蛹化率と繭の重量が大きくなります。繭と絹の品質は、遺伝を含む多くの要因に依存します。

家蚕の全ゲノムは、2008年に国際蚕ゲノムコンソーシアムによって公開された。 ^{[ 16 ]}ドラフト配列は2004年に公開された。^{[ 38 ] [ 39 ]}

家蚕のゲノムは中規模で、ゲノムサイズは約4億3200万塩基対である。注目すべき特徴は、ゲノムの43.6%が反復配列であり、そのほとんどが転移因子であることである。少なくとも3000個の蚕の遺伝子は固有であり、他のゲノムには相同遺伝子が存在しない。蚕が大量の絹を生産できる能力は、特定のtRNAクラスターの存在、およびいくつかのクラスター化したセリシン遺伝子の存在と相関している。さらに、蚕が有毒な桑の葉を摂取できる能力は、細菌遺伝子から獲得されたと思われる特殊なスクラーゼ遺伝子と関連している。^{[ 16 ]}

2018年には、Illuminaによる137株のゲノムのショートリードが公開された。^{[ 40 ]} 2022年には、Nanoporeによる545株のゲノムのロングリードが公開された。^{[ 41 ]}

カイコガの蛹は食用昆虫であり、一部の文化圏では食用にされている。

• インドのアッサムでは、絹を抽出するために茹でられ、茹でた蛹は塩をつけてそのまま食べたり、唐辛子やハーブと一緒に揚げてスナックや料理として食べたりします。生きた蛹は生で食べたり、茹でたり、揚げたりして食べられます。^{[ 42 ]}
• 韓国では、茹でて味付けをして、ポンデギ（번데기）と呼ばれる人気のスナック菓子を作る。^{[ 43 ]}
• 中国では、露天商が焼いたカイコの蛹を売っている。カイコの糞は、伝統的な中国医学で使用される分泌物である。^{[ 44 ]}
• 日本では、蚕は通常、佃煮、つまり醤油と砂糖で作った甘酸っぱいタレで煮て食べられる。
• ベトナムでは、これはニョンタムと呼ばれ、通常は茹でて魚醤で味付けし、炒めてご飯と一緒に主菜として食べられます。
• タイでは、焼き蚕は露店でよく売られている。また、包装されたスナック菓子としても販売されている。

中国では、長期ミッション中の宇宙食として、宇宙飛行士によるカイコの養殖も提案されている。 ^{[ 45 ]}

カイコは基本的に単食性で、クワの葉（Morus spp.）のみを食べる。人工飼料を用いる技術の開発により、発育に必要なアミノ酸が判明した。^{[ 47 ]}様々なアミノ酸は、5つのカテゴリーに分類できる。

• 除去すると幼虫の発育が完全に停止するアミノ酸：リジン、ロイシン、イソロイシン、ヒスチジン、アルギニン、バリン、トリプトファン、スレオニン、フェニルアラニン、メチオニン
• 除去すると幼虫の発育後期を阻害するもの：グルタミン酸とアスパラギン酸
• 準必須アミノ酸。他のアミノ酸を補給することで、その悪影響を軽減できる。例：プロリン（オルニチンで代用可能）
• 幼虫が生合成によって代替できる非必須アミノ酸：アラニン、グリシン、セリン
• 除去しても全く影響のない非必須アミノ酸：チロシン

• ボーベリア・バシアーナ菌は、カイコの全身を破壊する真菌です。この真菌は通常、カイコが低温高湿度の環境で飼育されている場合に発生します。感染したカイコは成虫になるまで生き残れないため、この病気は成虫から卵に伝染することはありません。しかし、この真菌は他の昆虫に感染する可能性があります。
• グラッセリー（核多角体病、乳状病、または吊り下げ病とも呼ばれる）は、カイコ核多角体ウイルス（別名：カイコ核多角体ウイルス、アルファバキュロウイルス属）の感染によって引き起こされます。グラッセリーがチャウキー期に観察された場合、チャウキー幼虫は孵化時または飼育中に感染したと考えられます。感染した卵は、孵化前に表面を洗浄することで消毒できます。チャウキー飼育舎の衛生管理が不十分な場合、感染が発生する可能性があります。この病気は、幼虫の飼育初期に進行が速くなります。
• ペブリン病は、寄生性微胞子虫であるノゼマ・ボンビシスによって引き起こされる病気です。病気の幼虫は成長が遅く、体が小さく、青白く、ぐったりしており、食欲も低下します。幼虫の外皮には小さな黒い斑点が現れます。さらに、死んだ幼虫はゴムのような状態のままで、死後腐敗しません。N .ボンビシスは、感染した卵から孵化したカイコを100%死に至らしめます。この病気は、幼虫から蛾へ、そして卵と幼虫へと伝染します。この微胞子虫は、カイコが食べる餌に由来します。雌の蛾が卵に病気を伝染させ、病気の卵から孵化したカイコは100%幼虫期に死に至ります。この病気を予防するために、感染した蛾の卵は、顕微鏡で蛾の体液を検査することによって除外されます。
• フラシェリー病に感染したカイコは衰弱し、死に至る前に濃い茶色に変色する。この病気は幼虫の腸を破壊し、ウイルスまたは有毒な食物によって引き起こされる。
• 様々な真菌によって引き起こされるいくつかの病気は、総称してムスカルディン病と呼ばれている。

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• ケリー、ヘンリエッタ・エイケン（1903）。桑蚕の養蚕。ワシントンDC：米国農務省、政府印刷局。 2012年1月17日取得。
• グリマルディ、デイビッド A. ;エンゲル、マイケル S. (2005).昆虫の進化.ケンブリッジ大学出版局. ISBN 978-0-521-82149-0。
• ジョンソン、シルビア（1989）。カイコ。ラーナー出版。ISBN 978-0-8225-9557-1。
• スコブル、MJ（1995）。鱗翅目：形態、機能、多様性。プリンストン大学出版局。ISBN 978-0-19-854952-9。
• 吉武直樹（1968）「カイコ（ Bombyx mori L.）日本系統の起源に関する系統学的側面」日本蚕業学会誌37：83-87。
• トレヴィサン、エイドリアン。「繭の絹：自然の絹建築」。センス・オブ・ネイチャー。2012年5月7日にオリジナルからアーカイブ済み。

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• 教室の先生向けのカイコに関する情報（写真多数掲載）
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• 蚕を使った学校理科実験の指導方法
• 蚕のライフサイクル1943年の記事、対象を初めて写真で研究したもの