2015 Fiscal Year Annual Research Report
シロアリの建設行動を用いた自己組織化システムの適応進化の検証
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15J02767
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
水元 惟暁 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 生態学 / 動物行動 / 探索行動 / 社会性昆虫 / ヤマトシロアリ / パターン形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物行動が生み出す時空間パターンの創出メカニズムを理解することから、その適応や進化といった生態学的な意義についても解明することが本研究の目的である。
本研究ではまず、シロアリの作り出す構造物の種内変異を生じさせるメカニズムについて、探索行動である蟻道建設に着目し、実験結果とシミュレーションから調べた。その結果、同じアルゴリズム下でも、個体の性質の違いから異なる構造物が建設されうるということを、複数の異なる個体数条件下で示すことが出来た。更にこのような種内変異は、コロニーの成長段階に伴って変化するコロニー内の労働需要への適応だと考えられるデータが得られた。これらは異なる構造物がどのように生じるかというメカニズムの理解と、そのメカニズムのコロニー内での役割という適応的理解とをつなげることが出来た一つの結果である。
また、蟻道建設による探索行動の結果生じる、他コロニーとの融合について、初期コロニーを用いて調べたところ、初期コロニーとオス2匹の同性ペアの巣が遭遇した際に、同性ペアのオスが初期コロニーに侵入し、そのコロニーを乗っ取ることが分かった。この結果は、初期コロニーの探索において、同種の異巣に出会うことがコストになりうることを示すとともに、ヤマトシロアリのオスの同性ペアが、繁殖が出来ないにもかかわらず、巣を形成することの意義を明らかにしたこととなる。
最後に探索行動を一般に拡張し、探索効率を調べる理論モデルを用いて解析を行った。その結果、一定の選択圧の下では、探索者と被探索者が異なるように動くときに出会いの効率が最適化されるという、これまでに知られていないパターンが生じることを発見した。この結果は資源探索だけでなく、配偶者探索など様々な探索行動の進化の理解に貢献する。また、シロアリの有翅虫を用いて歩行解析を行った結果、探索パターンに性差が見られ、理論予測をサポートする結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画段階では、構造物パターンという集団としての形質のみに着目していた。しかし、学会発表や研究集会で受けたコメント等を元に、実験計画の段階ではあまり考えていなかった個々の行動にも注目することができ、実験をさらに発展させることが出来ている。
構造物の種内変異のメカニズムを明らかにした結果は、国際誌に論文発表することが出来た。さらに、コロニー融合の実験結果も投稿中であり、その他の結果についても、順次論文投稿を続けることが可能な状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
種内における多様な構造物が、同じアルゴリズム下から生じうるという視点を種間の構造物の違いにまで拡張し、建設行動の進化に迫る実験を進める予定である。
また、探索行動やコロニー融合についても複数種を用いて実験を行い、本年度ヤマトシロアリで確認されたことが、他種にも応用可能かどうかを検証する。
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Research Products
(12 results)
