Gall Morphological Diversity
虫こぶの形はなぜ多様なのか――植物種の比較から読み解く
生物の「多様な形」はどのように生み出されるのか。これは生物学で最も普遍的で、美しい問いの一つです。
昆虫の産卵によって誘導される虫こぶは、金平糖型、袋型、毛状など、昆虫の種ごとに実に多様で奇抜な形をとります。これまで、この複雑な形を決めるのは昆虫側の要因だと考えられてきました。
しかし私たちは、多数の虫こぶを観察する中で、ある法則に気づきました。硬い茎にできる虫こぶは単純な形になりやすく、柔らかい葉にできる虫こぶは複雑な形になりやすいという傾向です。形を決めているのは虫の力だけではなく、土台となる「植物組織の物理的な制約（硬さや細胞壁の性質）」も大きく関わっているのではないか。そう考えました。
この仮説を、市民科学データを用いたフラクタル次元（複雑さ）の計測と力学特性の評価という、異分野融合のアプローチで裏付けたのが最近の成果です（Bessho-Uehara et al. 2025 Sci Rep.）。
現在は、この視点を「多様な植物種」の虫こぶの比較へと発展させています。植物種ごとの発生上の制約や形態的適応の違いを比べることで、虫こぶという「延長された表現型」が進化の中でどのように多様化してきたのか、その生物的・物理的ルールの全貌を明らかにすることを目指しています。
主な参考文献
- Bessho-Uehara et al. (2025) Sci Rep.
Why Are Galls So Diverse in Form? Insights from Comparisons Across Plant Species
How are the diverse forms of living things generated? This is one of the most universal and beautiful questions in biology.
Galls induced by insects take strikingly varied and unusual shapes depending on the insect species, such as confetti-candy-like, sac-like, and hairy forms. Until now, the complex shapes of galls were thought to be determined by insect factors.
While observing a large number of galls, however, we noticed a pattern: galls on hard stems tend to be simple in shape, whereas galls on soft leaves tend to be complex. This led us to hypothesize that gall shape is determined not only by the insect but also by the physical constraints of the underlying plant tissue, such as its stiffness and cell wall properties.
We recently supported this hypothesis through an interdisciplinary approach that combined fractal-dimension (complexity) measurements using citizen science data with the evaluation of mechanical properties (Bessho-Uehara et al. 2025, Sci Rep.).
We are now extending this perspective to compare galls across a wide range of plant species. By examining differences in developmental constraints and morphological adaptation among host plants, we aim to reveal the full set of biological and physical rules by which galls, as “extended phenotypes,” have diversified over the course of evolution.
Key reference