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2017 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

Research Project

Project/Area Number 15J02767
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

水元 惟暁  京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Keywords配偶者探索 / 性差 / イエシロアリ / 探索行動 / フェロモン / 状況依存性 / Correlated random walk
Outline of Annual Research Achievements

最終年度である本年度では、昨年までの理論研究から得られた予測についてシロアリを用いて実証すること、そして得られた成果を論文として発表することを目的とした。
理論研究の結果、オスとメスの両方が互いを探索する配偶者探索において、雌雄が異なる動き方で探索すると最適な戦略になり得ることを発見した(Mizumoto et al. 2017, Journal of the Royal Society Interface)。この理論予測を、ヤマトシロアリとイエシロアリの2種を用いて検証した。シロアリの歩行による配偶者探索において、一度ペアになったオスとメスがはぐれた場合に、メスがその場にとどまり、オスが辺りを歩行探索するという動きの性差が観察された。また、歩行パターンの性差が、この状況において再遭遇確率の上昇に寄与することを示した。理論予測のとおり、雌雄で異なる動きのパターンと相互探索の最適化が結びつく例を発見できた。
更に、誘引シグナルの存在下における配偶者探索では、異性を検出できる距離の性差が大きい場合に、動きの性差も大きくなるという理論予測(Mizumoto and Dobata 2018, Scientific Reports)も検証した。シロアリの歩行パターンの性差には種間差が見られ、フェロモンの性質により、異性を検出できる距離の性差が大きいヤマトシロアリでは、その距離の性差の小さいイエシロアリと比べて、はぐれた際の動きの性差が大きかった。以上の結果は、生物の最適なランダム探索戦略を考える上で、実際の状況を詳細に想定することの必要性を強調した点で重要な成果であり、現在国際学術誌に投稿中である。
また、これまでの研究成果を多くの論文として発表することができた。共同研究の成果を含め、6つの論文が国際誌に掲載された。複数の国内の学術誌にも研究成果の解説記事を執筆した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] A genomic imprinting model of termite caste determination: Not genetic but epigenetic inheritance influences offspring caste fate.2018

    • Author(s)
      Kenji Matsuura、Nobuaki Mizumoto、Kazuya Kobayashi、Tomonari Nozaki、Tadahide Fujita、Toshihisa Yashiro、Taro Fuchikawa、Yuki Mitaka、Edward L. Vargo
    • Journal Title

      The American Naturalist

      Volume: 191 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1086/697238

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The optimal movement patterns for mating encounters with sexually asymmetric detection ranges2018

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21437-3

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] シロアリのオスによる同性ペアの機能と意義の解明2018

    • Author(s)
      水元 惟暁
    • Journal Title

      昆虫と自然

      Volume: 53 Pages: 9~12

  • [Journal Article] Optimizing mating encounters by sexually dimorphic movements2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Dobata Shigeto
    • Journal Title

      Journal of the Royal Society Interface

      Volume: 14 Pages: -

    • DOI

      10.1098/rsif.2017.0086

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous diffusion on the servosphere: A potential tool for detecting inherent organismal movement patterns2017

    • Author(s)
      Nagaya Naohisa、Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Dobata Shigeto、Sato Ryota、Fujisawa Ryusuke
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0177480

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pairing strategy after today’s failure: unpaired termites synchronize mate search using photic cycles2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Fuchikawa Taro、Matsuura Kenji
    • Journal Title

      Population Ecology

      Volume: 59 Pages: 205~211

    • DOI

      10.1007/s10144-017-0584-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nature of collective decision-making by simple yes/no decision units2017

    • Author(s)
      Hasegawa Eisuke、Mizumoto Nobuaki、Kobayashi Kazuya、Dobata Shigeto、Yoshimura Jin、Watanabe Saori、Murakami Yuuka、Matsuura Kenji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14626-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ecology of Social Insects: a Potential Field of Self-organization Studies2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 35 Pages: 448~454

    • DOI

      10.7210/jrsj.35.448

  • [Presentation] Termite search strategies when a mating pair gets separated2018

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • Organizer
      第62回日本応用動物昆虫学会大会
  • [Presentation] シロアリのゲノム刷り込みによるカースト決定システム2018

    • Author(s)
      松浦 健二、水元 惟暁
    • Organizer
      第62回日本応用動物昆虫学会大会
  • [Presentation] 建設アルゴリズムから臨むシロアリの構造物の進化プロセス2018

    • Author(s)
      水元 惟暁
    • Organizer
      第65回日本生態学会大会
  • [Presentation] Pair-forming termites alternate search modes adaptively depending on the informational contexts2018

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • Organizer
      International Union for the Study of Social Insects (IUSSI2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 昆虫搭乗型移動ロボットANTAMによる生物の行動パターンの計測2017

    • Author(s)
      藤澤隆介、川野雄基、大槻圭一、水元惟暁、阿部真人、土畑重人、永谷直久
    • Organizer
      SSI2017 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会2017
  • [Presentation] Searching strategy when a mating pair get separated in termites2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • Organizer
      第33回個体群生態学会
  • [Presentation] オスとメスの相互探索の最適化が生み出す動きのパターンの性差2017

    • Author(s)
      水元 惟暁
    • Organizer
      行動2017
  • [Presentation] 相互探索の効率化が駆動するオスとメスの動き方の共進化2017

    • Author(s)
      水元 惟暁、阿部 真人、土畑 重人
    • Organizer
      日本進化学会第19回大会
  • [Presentation] Lost males in mixed-sex termites societies.2017

    • Author(s)
      Yashiro Toshihisa、Lo Nathan、Kobayashi Kazuya、Nozaki Tomonari、Fuchikawa Taro、Mizumoto Nobuaki、Namba Yusuke、Matsuura Kenji
    • Organizer
      Australasian Evolution Society Conference 2017
  • [Presentation] Analyzing barricade construction of primitive termites: task allocation and evolutionary perspectives2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki
    • Organizer
      SWARM 2017: The Second International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sexually differential movement can enhance mating encounters: potential uses of servosphere for detecting intraspecific variations of walking patterns2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Nagaya Naohisa、Fujisawa Ryusuke、Dobata Shigeto
    • Organizer
      SWARM 2017: The Second International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurement System Based on Robotics for Studies of Insect Behavior2017

    • Author(s)
      Fujisawa Ryusuke、Mizumoto Nobuaki、Nagaya Naohisa、Dobata Shigeto
    • Organizer
      SWARM 2017: The Second International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sex difference in movement patterns can enhance mating encounters2017

    • Author(s)
      Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Nagaya Naohisa、Fujisawa Ryusuke、Dobata Shigeto
    • Organizer
      Behaviour 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 素敵な出会いを応援します ? オスとメスが効率よく互いをさがす動き方とは?

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=5234

  • [Remarks] それぞれに異なる動きで効率的な出会い -あらゆる1対1の遭遇の最適化に応用可能-

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170510_1.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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