高感度陽電子イメージングが明かすアリ群れの短期的な食物分配パターン

リアルタイムで見るアリの食物共有

歩道の砂糖のこぼれに群がるアリを眺めると、そのあとに何が起きるか――つまりその食物がどう共有されるかが単純なことではないと忘れがちです。本研究は、裏庭よりも病院のがんスキャナーでおなじみの機器を使って、その隠れた世界をのぞき込みます。生きたアリの体内にあるわずかな放射能の痕跡を追うことで、研究者たちは、ある働きアリが一口分の砂糖を取った後、それが群れの中で分散していく様子、あるいは分散しない様子を分単位で明らかにしました。

隠れた流れを見る新しい手法

アリ群れの中で食物がどう移動するかを理解することは、社会性動物が資源をどう分け合い、仕事を調整し、変化に適応するかを考える手がかりになります。これまでの研究は、染料や発光液で追跡したり、断続的なスナップショットしか得られない旧来の放射性手法を使ったりしてきました。本研究では、医療用の陽電子イメージング技術を応用して、ほぼ連続的かつ高感度に食物の流れを追いました。長寿命の陽電子放出型のナトリウムを砂糖水に混ぜ、この標識された餌を侵入性のあるイエアリ（yellow crazy ant）の単一個体に与え、そのアリを群れに再び加えました。アリが口移し給餌を行う間、イメージング装置は昆虫に害を与えることなく放射性砂糖の移動を時間経過で記録しました。

百匹のアリが食事を分け合う様子を観察

研究者たちはまず約100匹の働きアリからなる大きな群れを対象に観察しました。1匹が標識砂糖を飲んだ後、巣仲間が入った容器に戻され、その容器は互いに向かい合う2つの検出器の間に置かれました。3時間にわたり、装置は食物が濃縮した場所を明るい点として示す映像を撮影しました。この映像を数値化するために、研究チームは「分散指標」を作成しました。これは食物が群れにどれだけ不均一に広がっているかの指標です。値が高いほど少数のアリに食物が偏っていることを示し、低いほど多くのアリが同程度の量を持っていることを示します。3回の試行のうち2回では、指標は約20分以内に急速に低下し、その後安定しました。これは食物が多くの働きアリに広く共有されたことを示します。

広がるのではなく停滞する共有

3回目の大群実験では異なる結果が出ました。最初は食物が広がり始めましたが、約15分後には再び少数のアリに濃縮され、その後も広がったり再び濃縮したりするパターンが繰り返されました。個々のアリの放射能を後から測定したところ、この試行では最終的に標識された食物を受け取ったアリは約半数にとどまっていました。著者らは、これがどの種類の働きアリが揃っているかの違いを反映している可能性を示唆しています。イエアリ群には食物を供給しがちな採餌者（フォレジャー）と受け取る傾向のある看護者（ナース）が混在します。3回目の試行は同じ供給コロニーを前回の採取から間を置かずに再利用したため、主に採餌をしない個体が多く含まれており、栄養の流れ方が変わったのかもしれません。

個々の交換を拡大して観察

個々のやり取りのレベルで食物共有を観察するために、研究チームは12匹のみを用いる別の実験を行いました。ここでも1匹が標識砂糖を飲んでから群れに加わりましたが、今回は各個体に色つきの識別パターンを付け、上方から通常のカメラで撮影しつつ陽電子イメージング装置で放射線信号を記録しました。追跡ソフトを用いて映像を各昆虫の連続的位置データに変換し、これをイメージングデータと組み合わせました。これにより、1秒ごとに各アリがどれだけの標識砂糖を保持しているか、および個体が出会って食物を交換する際にその量がどのように変化するかを推定できました。結果は、開始直後にアリが群がり、標識された食物が最初に給餌された個体から周囲の仲間へと広がっていくことをはっきり示しました。

社会性の研究にとっての意義

医療用のイメージングと綿密な追跡を組み合わせることで、本研究は大規模・小規模の群れ双方で社会性昆虫がどのように食物を分け合うかを観察する新しい手段を提示します。この方法は非常に微量の食物を検出できるほど感度が高く、染色が見えにくい種でも使える柔軟性があります。結果は、食物が常に群れの中を滑らかに拡散するわけではないことを示しています。場合によっては急速に広く共有され、また別の場合にはごく一部の個体間で循環するにとどまることがあり、これはどのような働き手が存在し、どの役割を担っているかに依存していると考えられます。専門外の読者にとっての要点は、アリ群れがある種の生体のように、食物のための専門化した「器官」や「循環路」を持ち、その内部循環を初めてリアルタイムで観察できるようになったということです。

引用: Suzui, N., Yamaguchi, M., Higashino, S. et al. Highly sensitive positron imaging reveals short-term food distribution patterns in ant groups. Sci Rep 16, 6833 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36930-3

キーワード: アリの社会行動, 食物共有, 放射性同位体イメージング, トロファラクシス（口移し給餌）, 集団採餌