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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

研究課題

研究課題/領域番号 15J02767
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生態・環境
研究機関京都大学

研究代表者

水元 惟暁  京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード配偶者探索 / 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 / Lévy walk / 進化 / 概日リズム / 自己組織化 / タスク分業 / シロアリ / 生態学 / 動物行動 / 社会性昆虫 / ヤマトシロアリ / パターン形成
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] Cornell University(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] A Genomic Imprinting Model of Termite Caste Determination: Not Genetic but Epigenetic Inheritance Influences Offspring Caste Fate2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Kenji、Mizumoto Nobuaki、Kobayashi Kazuya、Nozaki Tomonari、Fujita Tadahide、Yashiro Toshihisa、Fuchikawa Taro、Mitaka Yuki、Vargo Edward L.
    • 雑誌名

      The American Naturalist

      巻: online 号: 6 ページ: 677-690

    • DOI

      10.1086/697238

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The optimal movement patterns for mating encounters with sexually asymmetric detection ranges2018

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto, N., Dobata, S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 3356-3356

    • DOI

      10.1038/s41598-018-21437-3

    • NAID

      120006488584

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] シロアリのオスによる同性ペアの機能と意義の解明2018

    • 著者名/発表者名
      水元 惟暁
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 53 ページ: 9-12

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimizing mating encounters by sexually dimorphic movements2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Mizumoto, Masato S. Abe, Shigeto Dobata
    • 雑誌名

      Journal of the Royal Society Interface

      巻: 14 号: 130 ページ: 20170086-20170086

    • DOI

      10.1098/rsif.2017.0086

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anomalous diffusion on the servosphere: A potential tool for detecting inherent organismal movement patterns2017

    • 著者名/発表者名
      Nagaya Naohisa、Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Dobata Shigeto、Sato Ryota、Fujisawa Ryusuke
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12 号: 6 ページ: e0177480-e0177480

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0177480

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pairing strategy after today’s failure: unpaired termites synchronize mate search using photic cycles2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Fuchikawa Taro、Matsuura Kenji
    • 雑誌名

      Population Ecology

      巻: 59 号: 3 ページ: 205-211

    • DOI

      10.1007/s10144-017-0584-3

    • NAID

      40021328681

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nature of collective decision-making by simple yes/no decision units2017

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa, E., Mizumoto, N., Kobayashi, K., Dobata, S., Yoshimura, J., Watanabe, S., Murakami, Y., Matsuura, K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 14436-14436

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14626-z

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 自己組織化から拓く社会性昆虫の生態学2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 35 号: 6 ページ: 448-454

    • DOI

      10.7210/jrsj.35.448

    • NAID

      130005973789

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Male same-sex pairing as an adaptive strategy for future reproduction in termites.2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N, Yashiro T, Matsuura K
    • 雑誌名

      Animal Behaviour

      巻: 119 ページ: 179-187

    • DOI

      10.1016/j.anbehav.2016.07.007

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Emergence of intercolonial variation in termite shelter tube patterns and prediction of its underlying mechanism.2015

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto, N., Kobayashi, K. & Matsuura, K.
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science.

      巻: 2 号: 11 ページ: 150360-150360

    • DOI

      10.1098/rsos.150360

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Termite search strategies when a mating pair gets separated2018

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • 学会等名
      第62回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      松浦 健二、水元 惟暁
    • 学会等名
      第62回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      水元 惟暁
    • 学会等名
      第65回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Pair-forming termites alternate search modes adaptively depending on the informational contexts2018

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects (IUSSI2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 砂時計型メカニズムを使ったシロアリの配偶者探索における時刻決定2017

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁, 渕側太郎, 松浦健二
    • 学会等名
      第61回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mutual search optimization drives the evolution of sexual differential movement patterns2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N., Abe S M. & Dobata S.
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Can insects live longer than 100 years?2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuura K., Mizumoto N., Nozaki T., Fujita T., Kobayashi K. and Yashiro T.
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      SSI2017 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Searching strategy when a mating pair get separated in termites2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Dobata Shigeto
    • 学会等名
      第33回個体群生態学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      水元 惟暁
    • 学会等名
      行動2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      水元 惟暁、阿部 真人、土畑 重人
    • 学会等名
      日本進化学会第19回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Lost males in mixed-sex termites societies.2017

    • 著者名/発表者名
      Yashiro Toshihisa、Lo Nathan、Kobayashi Kazuya、Nozaki Tomonari、Fuchikawa Taro、Mizumoto Nobuaki、Namba Yusuke、Matsuura Kenji
    • 学会等名
      Australasian Evolution Society Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analyzing barricade construction of primitive termites: task allocation and evolutionary perspectives2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki
    • 学会等名
      SWARM 2017: The Second International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sexually differential movement can enhance mating encounters: potential uses of servosphere for detecting intraspecific variations of walking patterns2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Nagaya Naohisa、Fujisawa Ryusuke、Dobata Shigeto
    • 学会等名
      SWARM 2017: The Second International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement System Based on Robotics for Studies of Insect Behavior2017

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Ryusuke、Mizumoto Nobuaki、Nagaya Naohisa、Dobata Shigeto
    • 学会等名
      SWARM 2017: The Second International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sex difference in movement patterns can enhance mating encounters2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Nobuaki、Abe Masato S.、Nagaya Naohisa、Fujisawa Ryusuke、Dobata Shigeto
    • 学会等名
      Behaviour 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オス同士でペアを組むシロアリの本当の目的とは2016

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁, 矢代敏久, 松浦健二
    • 学会等名
      第35回日本動物行動学会大会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The mechanism creating intraspecific variation of termite building structures provides the evolutionary perspectives of collective behavior.2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N.
    • 学会等名
      第32回個体群生態学会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The adaptive significance of male same-sex partnership in termites.2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N., Yashiro T. & Matsuura K.
    • 学会等名
      第32回個体群生態学会大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Intraspecific variation of termite shelter-tube structures: building mechanism and its organization in their society.2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto, N., Kobayashi, K. & Matsuura, K.
    • 学会等名
      XXV International Congress of Entomology (ICE2016)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intraspecific variation of termite shelter-tube structures: building mechanism and its organization in their society.2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N., Kobayashi, K. & Matsuura K.
    • 学会等名
      2016 XXV International Congress of Entomology
    • 発表場所
      Orlando (USA)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Male homosexual pairs of termites cooperate for survival and future reproduction.2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto, N., Yashiro, T. & Matsuura, K.
    • 学会等名
      日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
    • 発表場所
      大阪府立大
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シロアリの構造物形成における種内変異をもたらすメカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁
    • 学会等名
      日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
    • 発表場所
      大阪府立大
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シロアリにおける構造物形成の自己組織化-個体の性質が集団レベルの形質に与える影響-2016

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁
    • 学会等名
      第63回日本生態学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Can sex difference in movement patterns really enhance mating encounters? Yes!2016

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N., Sato R., Nagaya N., Abe S M., Dobata S. & Fujisawa R.
    • 学会等名
      第63回日本生態学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シロアリを用いた動物行動メカニズムに関する行動生態学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁
    • 学会等名
      「群れ」における動態形成の数理科学
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2015-12-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tracking movement of individual insects with an omnidirectional treadmill mechanism.2015

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto N., Sato R., Nagaya N., Abe S M., Dobata S. & Fujisawa R.
    • 学会等名
      SWARM 2015: The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Termite constructs colony specific structures in shelter tube construction.2015

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto, N., Kobayashi, K. & Matsuura, K.
    • 学会等名
      SWARM 2015: The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 素敵な出会いを応援します:移動パターンの性差がもたらす配偶者探索の最適化2015

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁, 土畑重人, 佐藤僚太, 藤澤隆介, 阿部真人, 永谷直久
    • 学会等名
      第34回日本動物行動学会大会
    • 発表場所
      東京海洋大学
    • 年月日
      2015-10-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Sex difference in random walk patterns enhance mating encounters2015

    • 著者名/発表者名
      水元惟暁, 土畑重人
    • 学会等名
      第31回個体群生態学会大会
    • 発表場所
      滋賀県立大学
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] シロアリのオスによる同性ペアの意義を解明 -未来のライバルと手を組む条件とは-

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2016/160809_3.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Homosexual termite regicide

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/en/research/research_results/2016/160809_3.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] シロアリの多様な巣の構造はいかにして生じるか?

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2015/151104_1.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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