砂漠のアリは、餌を見つけたあと、どうやって巣までの距離を知るのでしょう。手掛かりになるのは、歩くときの脚の動きと、目に映る地面の像の流れです。ただし、二つの情報がいつ使えるかによって、巣を探す場所は変わります。
ここでは、サバクアリの一種 Cataglyphis fortis（カタグリフィス・フォルティス）を調べた二つの研究を紹介します。脚の長さや見え方を変える実験から、距離を見積もる仕組みをたどります。[1][2]
巣のない通路で、どの位置を探すかを測る
本物の巣の近くで観察すると、巣穴や周囲の景色そのものが手掛かりになってしまいます。歩いた距離の見積もりを調べるには、それらから切り離す工夫が必要です。
2007年の実験では、まず巣から10m離れた餌場まで、細い通路を歩いて通うようにアリを訓練しました。餌場で捕まえたアリを、平行に置いた別の試験通路に移して放します。この通路は24mあり、途中に巣はありません。[1]
アリはしばらく進むと折り返し、その前後を往復して巣を探します。研究者は折り返した位置を記録し、探索の中心を求めました。そこが、アリの距離の見積もりを知る手掛かりになります。
この記事の結果は、すべて最初に放した点から探索中心までの距離です。2007年は最初の6回、2018年は2〜6回目の折り返し位置を使い、個体ごとに中央値を求めています。そのうえで、群全体も中央値で比べます。中央値とは、値を小さい順に並べたときの中央に当たる値です。
脚の長さを変えると、探す場所がずれる
行きは元の脚、帰りは長い脚・短い脚
2007年の研究が変えたのは、脚の長さでした。餌場まで歩いたアリに、脚を長くした群、短くした二通りの群、変えない群を用意します。各群25個体です。行きを歩き終えたあとに操作するので、帰りだけ歩き方が変わります。
探索の中心は、脚を変えない群が10.20m、長くした群が15.30m、短くした群が6.95mと5.75mでした。同じ10mの往路を歩いていても、長い脚では遠く、短い脚では手前を中心に探したのです。[1]
往復とも同じ脚なら、10m付近に戻る
脚を変えたアリを一度巣へ帰し、今度は変更後の脚で餌場まで歩かせてから再試験すると、探索の中心はいずれも10m付近になりました。三つの変更群の間に、統計的に有意な差は認められていません。
この比較が示すのは、行きの歩き方と帰りの歩き方の対応が大切だということです。行きの脚の動きに基づく距離情報を、帰りにも使っていると考えると、結果を説明できます。
脚を長くしたら、歩幅も同じ割合で長くなるとは限りません。研究では帰巣（きそう）の試験とは別の個体群を高速度撮影し、体の大きさや歩く速さも踏まえて、実際の歩幅を調べています。
「歩数計」のたとえで分かること、分からないこと
この仕組みは、歩く動きから距離を測る「歩数計」にたとえられます。ただし研究が支持するのは、歩行に伴う情報を積み上げて距離を見積もる仕組みです。アリが意識して一歩ずつ数えていることや、歩数を数える特定の神経細胞が見つかったことを意味しません。
また、脚の動きが手掛かりになるからといって、それだけを使うとは限りません。そこで次は、地面の見え方を変える実験を見てみましょう。
地面が見える時期を変えると、どうなる？
歩いていると、地面の模様は目の前を流れていきます。このような像の動きをオプティックフローと呼びます。目印となる岩や木の位置を覚えることとは、違う種類の手掛かりです。
2018年の研究では、同じ C. fortis の複眼（ふくがん）の腹側（ふくそく）半分、つまり地面に向いた側を覆いました。目全体をふさぐのではなく、地面の像の流れを受け取る部分を覆う操作です。往路は10m、別に用意した試験通路は35mでした。[2]
帰りだけ覆うと、手前を探す
ここでは研究のうち四つの条件を比べます。覆わない群26個体では、探索の中心は10.75m。往復とも覆った群26個体は11.30mで、覆わない群との有意な差はありませんでした。
ところが、行きは覆わず、帰りだけ覆った群39個体は5.70mを中心に探しました。ずっと見えない場合と、行きに見えていたものが帰りに見えなくなる場合では、結果が違ったのです。
最初の折り返しで覆いを外すと、遠くを探す
行きは覆わず、帰りの初めは覆っておき、最初に折り返したところで覆いを外す条件も試しました。この群26個体では、その後の探索中心が15.80mになりました。
15.80mは、最初にアリを放した点からの距離です。覆いを外した地点から、さらに15.80m進んだという意味ではありません。地面を見る情報が途中で戻ると、探す範囲の中心が、往路の10mを越えた位置へ移ったのです。
二つの手掛かりを、どう組み合わせるのか
脚の動きと、地面の像の流れ。二つの研究からは、どちらも距離の見積もりに関わり、使える時期によって探す位置が変わることが分かります。2018年の結果は、二つの情報が互いに影響し合うことを示しています。
一方、二つをどんな規則でまとめているかは、まだこの実験だけでは決まりません。情報を足し合わせるのか、状況に応じて一方が優先されるのか。論文が検討する組み合わせ方は、観察を説明する候補であり、神経の仕組みを直接測った結果ではありません。
今回の対象は、通路を歩く C. fortis です。ほかのアリまで同じだと決めつけることはできません。それでも、行きと帰りで条件をそろえる、片方だけ変えるという比べ方から、小さなアリが頼る距離の手掛かりを切り分けられるのです。
もっと知りたい人へ・参考文献
実験の配置や、アリごとのばらつきまで知りたい方は、原著の図も見比べてみてください。
[1] 脚の長さと歩幅を変えた実験を詳しく知る
Wittlinger, M., Wehner, R. & Wolf, H. (2007). Journal of Experimental Biology, 210, 198–207. DOI: 10.1242/jeb.02657
The desert ant odometer: a stride integrator that accounts for stride length and walking speed
[2] 目を覆う時期と、二つの距離情報の関係を読む
Wolf, H., Wittlinger, M. & Pfeffer, S. E. (2018). PLoS ONE, 13(10), e0204664. DOI: 10.1371/journal.pone.0204664
Two distance memories in desert ants—Modes of interaction
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