北海道大学の水波誠教授のグループは、徳島大学の三戸太郎助教のグループとの共同研究で、クリスパー・キャス9 というゲノム編集技術を用いてドーパミン受容体Dop1が正常に働かないノックアウトコオロギの作成に初めて成功しました。
哺乳類や昆虫の学習において、モノアミン作動性ニューロンが報酬や罰の情報を伝えると考えられていましたが、どの種の神経伝達物質や伝達物質受容体がそれを伝えるかについては明らかになっていませんでした。今回作成したドーパミン受容体Dop1が働かないノックアウトコオロギを用いた実験では、コオロギは匂いと報酬（水）との連合学習は正常でしたが、匂いと罰（塩水）との連合学習ができませんでした。つまりコオロギにおいては、Dop1は罰の情報を伝えますが、報酬の情報は伝えないことが分かりました。一方で、最近行われた遺伝子組換えショウジョウバエを用いた研究では、報酬情報と罰情報の両方を、ドーパミンニューロンがドーパミン受容体Dop1を介して伝えると報告されています。
従来、同じ昆虫であれば学習の基本メカニズムは同じであると考えられていましたが、本研究を通じて、同じ昆虫であってもコオロギとハエでは報酬情報を伝える伝達物質や受容体に違いがあることが明らかになりました。昆虫における学習メカニズムの多様性がどのような進化の過程で生じたのかについては、今後の研究が待たれます。
