農業と交通の改善に、アリから何を学べるか？

• アリの研究は目新しいものではないかもしれないが、最近の科学的発見は、私たち自身の活動について貴重な知見をもたらす可能性があると、ある研究者は言う。

• 一部のアリが菌類を栽培し育てる方法から、農業の実践について多くを学ぶことができる。

• また、アリが障害物に対応する方法は、交通渋滞で立ち往生しない自動運転車のプログラミングにも役立つ可能性がある、と彼は言う。

ソロモン王は、意外な存在であるアリから、名高い知恵の一部を得たのかもしれない。

あるユダヤの伝説によれば、ソロモンは賢い女王アリと語り合い、彼女は彼の傲慢さをたしなめ、イスラエルの王に強い印象を残した。聖書の「箴言（6章6～8節）」で、ソロモンは息子にこう助言している。「怠け者よ、蟻のところへ行き、そのやり方を見て知恵を得よ。蟻には指揮する者も、監督する者も、支配する者もいないが、夏のうちに食べ物を備え、刈り入れ時に食糧を集める。」

ソロモン王と同じ名前ではあるものの、親族関係があるとは言えないが、私は長年アリの知恵に感心し、20年以上にわたりアリの生態、進化、行動を研究してきた。アリから人間が教訓を得られるという考えは以前からあるが、科学者がアリの生物学について明らかにしたことから、新たな知恵を学べるかもしれない。

アリの農業から学ぶこと

研究者として、私は特に菌類栽培アリに関心を持っている。菌類を主な食料源として栽培する248種のアリである。この中には79種のハキリアリが含まれ、新鮮な葉を切り取って巨大な地下の巣に運び、菌類の農園を育てる。私は、アリが菌類の作物とどのように共進化してきたかを解明する科学的調査の一環として、テキサスからアルゼンチンまで、何百ものハキリアリの巣を発掘してきた。

人間の農家と同じように、菌類栽培アリの各種は、栽培する作物の種類に強いこだわりを持つ。多くの品種は、菌類栽培アリの祖先がおよそ5,500万～6,500万年前に栽培を始めた菌類の一種に由来する。こうした菌類の一部は家畜化され、トウモロコシなどの人間の作物と同様に、昆虫の農家なしでは生きられなくなった。

アリの農家も、人間の農家と同じように、害虫の脅威をはじめとする多くの課題に直面する。エスコボプシスと呼ばれる寄生菌はアリの農園に甚大な被害を与え、アリを飢えさせることがある。同様に人間の農業でも、害虫の大発生はアイルランドのジャガイモ飢饉や1970年のトウモロコシの胴枯病、そして現在のバナナへの脅威などの災害の一因となってきた。

1950年代以降、人間の農業は工業化し、単一栽培に依存するようになった。単一栽培とは、同じ品種の作物を一か所で大量に育てることである。しかし、遺伝的に同一の植物が並ぶ畑全体を、多様性のある畑よりも容易に壊滅させられるため、単一栽培では作物が害虫の被害を受けやすくなる。

工業型農業は、部分的な解決策として化学農薬に頼り、農業害虫の管理を数十億ドル規模の産業へと変えた。この方法の問題は、研究者がより効果的な薬剤を開発するよりも速く、害虫が農薬を回避する新たな方法へと進化することだ。これは軍拡競争であり、優位に立っているのは害虫である。

アリもまた、作物を単一栽培で育てており、規模も同程度だ。ハキリアリの巣には、なんと500万匹のアリが住み、全てが地下の農園で育つ菌類を食べている。アリもまた、エスコボプシスなどの害虫を抑えるために農薬を使う。

アリが殺虫剤の代替となる可能性、と研究者らは述べている。

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しかし、農薬の使い方には人間と大きく異なる点がある。アリの農薬は、巣の中で、場合によっては自分たちの体の上でも育てている細菌によって作られる。細菌を生きた培養体として維持することで、微生物は害虫の進化上の変化にリアルタイムで適応できる。害虫と農家の軍拡競争において、農業を営むアリは、生きた細菌が製薬工場の役割を果たし、絶えず変化する害虫に追いつけることを見いだした。

農業害虫管理の近年の進展が、遺伝子工学によって 作物自身に農薬を作らせることに重点を置く一方、5,500万年にわたるアリの農業から得られる教訓は、生きた微生物を活用して有用な製品を作ることだ。研究者たちは現在、害虫とともにリアルタイムで進化する農薬を作り出すうえで効果があるかを確かめるため、生きた細菌を作物に適用する実験を進めている。

交通を改善する

アリは交通の分野にも実践的な教訓をもたらす。

アリは、森の地面に落ちた死んだ昆虫でも、台所にこぼれたパンくずでも、食べ物を素早く見つけることでよく知られている。アリはフェロモンの道筋を残すことでこれを実現する。フェロモンは独特の匂いを持つ化学物質で、巣の仲間を食べ物へ導くために使われる。目的地までの最短経路には、一定時間内により多くのアリが往復するため、最も多くのフェロモンが蓄積する。

1990年代、コンピューター科学者たちは、アリの行動を模したアルゴリズム群を開発した。これらは、2か所以上の地点の間の最短経路を見つけるのに非常に効果的だ。本物のアリと同様、目的地までの最短経路には、一定時間内により多くの仮想アリが通るため、仮想フェロモンが最も多く蓄積する。エンジニアたちは、このシンプルながら効果的な手法を使って、通信ネットワークを設計し、配送ルートを作成している。

アリは巣から食料源までの最短経路を見つけるのが得意だ。Image: Unsplash/Jenny Chambers

アリは巣から食料源までの最短経路を見つけるのが得意なだけでなく、何千匹ものアリが交通渋滞を起こさずにその経路を移動できる。私は最近、物理学者のオスカル・アンドレイ・エレーラ＝サンチョと共同研究を始め、ハキリアリが、人で混み合う歩道や高速道路で起きるような減速なしに、採餌路で安定した流れを保つ方法を調べている。

私たちはカメラを使って追跡しているのは、人工的な障害物が採餌路に置かれたとき、個々のアリがどう反応するかだ。障害物と他のアリの動きの両方に対して、アリがどのような規則に基づいて反応するかをより深く理解すれば、最終的には交通渋滞で立ち往生しない自動運転車のプログラミングに役立つアルゴリズムを開発できると期待している。

アリに学ぶ

公平を期すために言えば、アリは手本として完璧とはほど遠い面も数多くある。実際、一部のアリは無差別な殺戮で知られ、別の種は幼虫を奴隷化することで知られている。

しかし、実際のところアリは多くの点で、私たち自身を思い起こさせる。あるいは、私たちが自分たちをそう想像したいと思う姿を思い起こさせる。アリは分業を伴う複雑な社会で暮らしている。協力して子どもを育て、驚くべき建築技術を発揮する。例えば、設計図もリーダーもないのに、何百万匹も収容できる空気の通り道を備えた構造物を作る。アリの社会は全てメスによって運営されていることにも触れただろうか？

アリについては、まだ学ぶべきことが多い。例えば、研究者はアリの幼虫がどのように成長して女王アリになるのか――20年生き、数百万個の卵を産むこともある、翅のあるメス――あるいは働きアリになるのか――翅がなく、多くの場合不妊で、1年未満しか生きず、コロニー内のその他すべての仕事を担うメス――を、いまだ完全には理解していない。さらに科学者たちは新種を次々と発見している。新たに167種のアリが2021年だけで記載され、総数は15,980種を超えた。

アリとその魅力的な生態を考察すれば、得られる知恵は豊富にある。