ハチにQRコードをつけたら「コロニーの神秘」が明らかに

 

 QRコードに商品管理だけではない有益な使い道が登場した。ハチの背中に貼りつけ、行動を解明するというものだ。カメラが数百匹の個体の動きを自動で記録し、研究者は細かく記録する必要がない。研究からは、働きバチが命令されることなく役割を分担できるメカニズムなど、ハチたちの神秘が明らかになった。

ハチにQRコード

研究者たちは、小さなQRコードをマルハナバチに貼りつけて、その動きを記録した。PHOTOGRAPH COURTESY OF JAMES CRALL/HARVARD UNIVERSITY

まず、マルハナバチを特殊な吸入器で捕獲する。次にハチを冷蔵庫に入れ、動けなくなるまで凍えさせる。最後にハチを取り出し、その背中に簡略化された超小型QRコードを瞬間接着剤で貼りつける--。遊んでいるわけではない。QRコードこそが、昆虫学者たちが手にした秘密兵器なのだ。

これまで、研究者はハチのコロニーをのぞき込み、個々のハチの動きを事細かに記録してきた。しかし、「BEEtag」と呼ばれるこのシステムを使えば、カメラが昼夜を問わず数百匹のハチの動きを自動で記録し、それぞれの性格や個体間のやりとりを明らかにしてくれる。もちろん、ハチたちが冷蔵庫での“冬眠”から目覚めたあとの話だ。

『Nature Communications』誌に2018年4月3日付で掲載された論文で、複数の大学の共同研究グループは、幼虫への餌やりから巣の換気までのすべてを担う働きバチが、仕事を切り替えるタイミングをどのように認識しているかに着目した。具体的には、前任の食料調達係が死んだとき、別の個体はどのようにそれを認識し、役割を交代するのかを調べる研究だ。

それだけでなくQRコードを使ったこの研究技法は、ハチのさまざまな行動を理解するのに役立つ。それには殺虫剤の濫用が原因とされる集団全体の異常[日本語版記事]も含まれる。

マルハナバチの一種であるBombus impatiensは、一見すると無個性で機械的な習性をもつように思える。だが、QRコードで彼らの視覚を追跡したところ、実は個性に満ちた生物であることが明らかになった。

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「それぞれの行動には膨大な個体差があったのです」と、論文の筆頭著者であるハーヴァード大学の生物学者、ジェームズ・クロールは言う。「単に食料係と世話係に分かれているだけでなく、同じ食料係のなかでも一部の個体は特に熱心で、日中ずっとひっきりなしに巣と野外を行き来していました」

巣の中を動き回る時間が長い個体もいれば、巣内の仲間とのやりとりが多い個体もいる。また、一部の個体はおおむね、ほかより活動的だったという。

ヒエラルキーも指揮命令系統も存在しない

ここでひとつの疑問が浮かぶ。危険に満ちた外の世界へ食料調達係として飛び立つ大役を、ハチたちは明確な命令を受けることなくどうやって分担しているのか。

「昆虫の社会は分散型で、典型的な複雑系です。部屋の照明はついているのに、住人は不在で、誰がつけたのかわからないようなものです」と語るのは、カール・ウーズ・ゲノム生物学研究所の所長、ジーン・E・ロビンソンだ。今回の研究には参加していないが、「働きバチに行動の指示を出す個体はいません。ヒエラルキーも指揮命令系統も存在しないのです」と説明している。

つまり、食料係が死んだとき(あるいはこの研究のように、おせっかいな研究者に捕まったとき)、どの個体が後任を引き継ぐかを決める要素がほかにあるということだ。

そこで研究チームは、コロニー内部でのハチの行動パターンに注目した。食料係が集めてきた食料を蜜壺に貯めこむ、「食料貯蔵庫」周辺での行動も含まれる。ちなみにマルハナバチは成虫なら花蜜を食べ、幼虫には花粉を与える。調査の結果、働きバチはそれぞれ巣内の異なる場所で活動するが、どの個体も毎日同じ場所に戻ってくることがわかった。

「その個体がそれまでどこにいたか。それだけが、どの個体が役割を交代するのかを予測できる要素のようでした」とクロールは言う。「ほとんどを巣の食料貯蔵庫で過ごした個体が、その場所に関する最も正確で最新の情報を持っています。『よし、そろそろ食料を集めに外へ出て、このまずい状態をなんとかしよう』という具合です」。冷蔵庫の牛乳を飲み干した人が、補充する責任を負う状況に似ている。

PHOTOGRAPH COURTESY OF JAMES CRALL/HARVARD UNIVERSITY

食料係を狙った捕食者からコロニーが襲撃された際、内部で起きているマルハナバチの複雑な動態をBEEtagシステムで解明できるなら、ヒトの脅威にさらされるコロニーで何が起きるかもデータ化できるかもしれない。「いま、わたしたちが取り組んでいるのは、昆虫の神経に作用する殺虫剤をハチに投与して、巣内の行動がかく乱されるかどうかを検証することです」と、クロールは言う。

研究者は通常、薬剤の影響を評価する際に、半数致死量という指標を利用する。「Lethal Dose(致死量), 50%」を略して「LD50」と呼ばれることもあるこの指標は、投与された集団の50パーセントが死ぬ量を意味する。しかし、この指標ではコロニーの複雑な社会構造は考慮されない。

「社会的な側面に注目するのはきわめて重要です」と語るのは、ブリストル大学の生物学者で、自身もBEEtagを使った研究を行うサム・ダッカリンだ。「マルハナバチの場合、致死量はミツバチと同じでも、個々のハチの死がコロニー全体に与える影響ははるかに大きいはずです」。ミツバチのコロニーは数万匹にのぼるが、マルハナバチでは普通200匹程度であり、どの1匹が欠けても大きな損失なのだ。

いまのところ、ハチを冷やしてタグをつける作業が多少面倒だという問題はある。だが遠からず、規制当局が殺虫剤の使用を認可する際には、BEEtagを利用した評価試験が必須になるかもしれない。「理想としては、いずれこの種の装置を比較的容易に大量のサンプルに適用できるようになることです。あらゆる化学物質の評価試験で使用されることが望ましいでしょう」とダッカリンは言う。

QRコードは商品を売り込むために使われるイメージがあるかもしれないが、ようやくそれに留まらない有益な使い道ができたのだ。