Cataglyphis bombycina (saharan silver ant)
saharan silver ant
目印のないサハラ砂漠で、最短距離を認識するサバクアリの不思議
2022年11月27日 白鳥と昆虫と花などの自然観察
サバクアリというサハラ砂漠に生息するアリは、普通サイズのアリです。このアリは、100メートルも離れている道標のない場所を認識して、最短距離を進むことができます。研究者の推測では、高度の記憶力や演算能力が必要ですが、その方法を紹介しています。
●サバクアリはどうやって目的地を見つけているの？
高温で、乾燥している砂漠では、道を間違えたら大変です。小さなアリには、砂漠の砂は、波のようにうねうねしています。とても遠くまで見通すことはできないでしょう。
https://naturally-land.com/2022/11/27/ant-25/
第9章 ゼロを知るハチ・足し算するアリ――無脊椎動物 より
ここまでの章で、脊椎動物の数的能力について説明してきたが、彼らはみんな、多くの点で私たちとよく似ている。どの動物も背骨と内骨格を持ち、たいていほぼ左右対称だ。そう、脳でさえも。大脳に新皮質があるのは哺乳類だけだが、魚も鳥も爬虫類も、どうやら脳に哺乳類の大脳新皮質とよく似た仕事をこなす構造を備えている。もちろん彼らの脳は、私たちの脳ほど大きくないし、複雑でもない（クジラやイルカの脳はずっと大きいし、ある意味もっと複雑だが）。実は、誰より桁外れな計数能力を誇っているのは、最大の脳を持つ生物ではなく、最小の脳を持つアリだと判明している。とくに、北アフリカの焼けつくように暑い砂漠に住む、サハラサバクアリ（学名：Cataglyphis fortis）という種がそうだ。
最小の脳なのにアリの計算能力は桁外れ
無脊椎動物は、昆虫、クモ、イカ、タコをはじめとした実に多くのメンバーで構成される巨大な動物群だ。彼らは、タコやコウイカなどの頭足動物を除けば、たいていちっぽな脳をしている。それでも、無脊椎動物は数を数えられるし、実際、かなり上手に数えている可能性があることが判明している。
チャールズ・ダーウィンは著書『人間の由来』の中で、ちっぽけな脳でも多くのことができる、と述べている。
「絶対質量が極めて小さい神経物質によるとてつもない活動が存在しているのは、おそらく確かだろう。たとえば、アリの驚くほど多彩な本能、知能、感情はよく知られているが、アリの脳神経節は小さなピンの頭の4分の1ほどもない。こうした観点から見れば、アリの脳は世界一素晴らしい、もしかしたら人間の脳よりも驚くべきものかもしれない」（1871年版より）
彼らの脳はちっぽけだが、想像していたより高度で、「人間の脳の不完全な超小型版」などではないのかもしれない。1世紀前、偉大な神経解剖学者サンティアゴ・ラモン・イ・カハール（1852～1934年。1906年にノーベル賞を受賞）が、先駆的かつ美しい昆虫の神経系の調査を行った。カハールは昆虫の神経構造を、脊椎動物の「大雑把な振り子時計」のような脳とは対極の「精巧な懐中時計」にたとえた。
アリの歩数を数える走行メーター
数を数えることについて、最も驚異的な無脊椎動物と言えばアリだろう。アリの脳のニューロンの数は通常25万個くらいで、脳の重さは約0．1ミリグラムだが、種によって異なり、それよりはるかに小さな脳を持つアリもいる。それでも、今から紹介するアリの種は、計数のチャンピオンだ。
アリは密集したコミュニティ（巣）で暮らし、たいてい女王アリ雄アリ、働きアリ（不妊のメス）という階級に分かれているが、種によっては兵隊アリや護衛アリといった別のスペシャリストがいる場合もある。採餌担当のアリたちは、巣を出ると餌や巣材を探して持ち帰るので、船乗りの自律航法に相当するナビゲーション能力が必要になる。鳥を扱った第6章でお話ししたように、これは動物のナビゲーションの文献では「経路積分」と呼ばれている。キャプテン・クックよろしく、アリも巣から見た現在地を把握し、最小のエネルギー消費で帰れる最短ルートを割り出すには、自律航法が必要だ。だが、勇敢なクック船長と違って、アリには海図も羅針盤もクロノメーターも六分儀もないから、そのちっけな脳内にすべてが備わっていない限り、自分の居場所を計算することはできない。
自律航法とは、方向転換すべき地点に毎回気づき、次の方向転換までその方向にどれくらいの距離を移動したかを心に刻んでおかなくてはならない。ということ。そして、その短い経路を足し上げれば、今いる場所――たとえば食物源の場所――や、巣にどうやって戻るべきかを計算できる。ただし1つ複雑なのは、アリたちが来た道を戻るのではなく食物源から最短ルートで巣に戻っていくことだ。アリがどのようにその方向を知るのかについては、かなり多くのことがわかっている。
アリは太陽方位角に基づく「天空コンパス」を使えるのだが、その時間帯に太陽がどこにあるのかを示す、太陽の天体位置表を使うためには体内時計も必要だ。アリはまた、地球の磁場への感受性に基づく磁気コンパスもそなえている上に、巣の近くにあるランドマーク（一定の地域を移動中に、またそこに戻ってくるための目印）を覚えて活用している。
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種が違えば、復路を知る方法も違う。アリの多くの種は、自分が歩く道に化学物質の跡を残すのだが、サハラサバクアリが生息・繁殖する猛烈に暑いチュニジアの砂漠には絶えず強風が吹くため、化学物質の跡は数分もしくは数秒で消える。つまり、跡を残す方法は使えないのだ。また、採餌を担うアリが所要時間や消費したエネルギーを記憶している、という仮説も成り立たない。重い餌や巣材を抱えて戻るときには、エネルギー消費が増え、歩く速度を落ちるはずだが、アリは単に戻る道を正確にみつける。アリは歩数を数える走行メーターを持っている、というアンリ・ピエロン（フランスの心理学者、1881～1964年）の主張は正しかったと判明した。事実は、彼の想像を超えたさらに驚くべきものだった。
信じられない？ いや本当なのだ。ドイツのウルム大学のマティアス・ウィットリンガーとハラルド・ヴォルフ、チューリヒ大学のリュディンガー・ヴェーナーが、それを確かめる独創的な実験を行った。彼らは特別に設けた10メートルのトンネル内にアリたちを入れた。そこには、アリの視覚システムが自分の移動速度を推定するのに使えそうな視覚的な手がかりがほとんどなかったが、いずれにせよ、移動速度は経路の計算を果たしていないように思われる。
実験者がアリたちに与えた課題は、このトンネル内で食物源まで行き、戻る道を見つけること。この実験の独創的な部分は、アリの脚に手を加えて、一部のアリの脚を長くし、一部のアリの脚を短くしたことだった。脚が長くなったアリは歩幅が広くなり脚が短くなったアリは歩幅が狭くなる。だから脚が長くなったアリたちは、同じ歩数でさらに先まで進み、脚が短くなったアリたちは進む距離が短くなるはずだ。この単純明快な予測は、正しかったと立証された。
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脚が長くなったアリたちは、たしかに普通のアリよりもゆっくり歩くことが多かったが、それでも帰巣の距離を50パーセントほど長く見積もっていた。だから、歩くのにかかる時間は、帰路の手がかりではなかったことがわかる。
餌までの道が常に平坦であるとは限らず、かなりの上り坂や下り坂を伴うこともある。サハラサバクアリは採餌の過程で坂を上った場合、帰巣ベクトル――巣に戻る経路――を計算する際に、それをどのように考慮するのだろう？ 坂を上り下りすれば、そのぶん歩数が増える。巣に戻る最短ルートが採餌ルートよりも平坦な場合、増えた歩数のせいで往路の距離を長めに見積もってしまい、餌がある場所や復路の計算を誤るのではないだろうか。人工的な坂を使った実験によると、アリは上り坂や下り坂を何らかの方法で度外視し、実際の地図距離を割り出すことがわかった。このアリは、小さいながらも実に賢い脳を持っているのだ。
とはいえ、「サハラサバクアリは、ちっぽけな脳内に地図を備えている」という考えは、万人に受け入れられているわけではない。アリが歩数を数えることを証明した、せんくてきな研究者であるリュディガー・ヴェーナーも否定的だ。
自律航法そのものに認知地図は必要ないが、アリは太陽を基準にした方向感覚をデカルト座標のような何かに変換して座標を動かす必要がある。巣に戻ることは、位置ベクトルがゼロに戻るように移動することだが、最短ルートで巣に戻るためには、地図が必要なのではないか、と私は思う。
グーグルマップが位置データを一連の数字、最終的には0と1としてコード化している様子を思い浮かべてほしい。その中には、外の世界の実際の位置――東、西、南、北や特定のランドマークなど――を示しているものもある。方向は、そうしたデータを数値計算したものだ。アリの脳は小さくて、ニューロンは25万個しかないかもしれないが、多くの位置データをコード化できる。また、ランドマークやにおいや巣の外観の記憶を頼りに自分を導いている。もう一度、グーグルマップがストリートビューやレストラン、ガソリンスタンドなどの情報をどのようにコード化しているのか考えてみてほしい。
どれもこれもひたすら数字である。
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どうでもいい、じじぃの日記。
アリの脳の重さは約0．1ミリグラム。
