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Category: 昆虫

1: しじみ ★ 2019/01/25(金) 15:09:47.69 ID:CAP_USER
ハキリアリは互いにコミュニケーションを一切取り合うことなく、食物や資材を数百メートルにわたって運ぶための道作りをしているとの研究結果が23日、発表された。一部の昆虫社会がどのような方法で組織的に活動しているのか、研究者らに再考を促す成果だという。

 ハキリアリの各コロニーは毎年、森林の地表面から全長約3キロ近くに及ぶ道を切り開くが、道の構築と維持のために平均で1万1000時間もの時間が費やされると考えられている。

 中南米を原産とするハキリアリは、互いにコミュニケーションを取り合い、異物を除去したり葉を切り取ったりする作業に専門のアリを割り当てることで、巨大なプロジェクトを組織しているとこれまで長年考えられていた。

 だが、国際研究チームは今回、自然界で最も素晴らしい技術を持つ動物の一種であるハキリアリの行動を調査している際に驚くべき発見をした。大規模な「インフラ構築プロジェクト」を進めるにあたり、全体計画の一部として個々の作業課題を伝えるどころか、そうした調整を一切行っている様子が見られなかったのだ。

 つまり、アリはおのおのが単独行動をとり、遭遇する障害物を取り除くなど、環境中の問題をそれぞれが解決していたということになる。

 米ノースウエスタン大学(Northwestern University)電気工学・情報科学部のトーマス・ボシィネク(Thomas Bochynek)氏は「何千何万という個体がインフラの構築に寄与するが、個体間のコミュニケーションや組織化は一切行われない。道は、そうした行動によって形成される副産物」と話し、「これは驚くべきことだ。なぜなら、多くの集団行動はコミュニケーションによって組織化されるからだ」と、AFPの取材に語った。

 アリ、ハナバチ、シロアリなどの社会性昆虫の行動をつかさどるのは通常「スティグマジー(個体間の直接的または間接的なコミュニケーションを通じた自己組織化)」だと考えられている。例えばアリは、コロニーの他の仲間に対する一連の指示として各個体が残していくフェロモンを介して建築プロジェクトを組織すると長年考えられていた。だが、この説については、複数の研究によって否定的な見解が示されている。

■複雑さを最小限に

 ボシィネク氏と研究チームは今回、ハキリアリがどのくらいの速さで異物を除去して輸送経路を切り開き、また所定の時点で何匹のアリが作業に取り組んでいるかを調べるため、実験室内と自然界でそれぞれコロニーを観察した。また、各個体が障害物に偶然遭遇して除去する確率に基づき、典型的な、無作為化された障害物除去速度を仮定するためのコンピューターモデルも構築した。

 アリが特定の障害物を除去するために個体間で特定の指示をやりとりしているとすると、アリ同士がおしゃべりをしているか、それとも共同作業をしているかによって、除去速度が減速したり加速したりすると考えられる。

 だが、そうではなかった。除去される物体の数は時間とともにほぼ直線的に増加することが、今回の研究で明らかになったのだ。これはアリが協調して行動するとすれば「説明のつかない」ことだと考えられる。

 一部の集団行動──全長数キロに及ぶアリの道作りなど──は、コミュニケーションなしでも達成できるとする説は比較的新しいものだ。23日の英学術専門誌「英国王立協会紀要(Proceedings of the Royal Society B)」に発表された今回の研究結果は、この説に説得力を与えている。

 今回の研究についてボシィネク氏は、「コミュニケーションが必要ないなら、するな!」というシンプルな進化の省エネ原則を示している可能性があると指摘し、「こうすることで行動を実行する際のエネルギーの消費が抑えられるとともに、それぞれに要求される複雑さが軽減される」と説明した。

 ボシィネク氏は今後の研究で、昆虫がどのようにしてエネルギーを最大限に高め、また明確な指示なしに大規模プロジェクトを実施するかに関する調査を行いたいと語っている。(c)AFP


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1: しじみ ★ 2019/01/22(火) 14:18:53.52 ID:CAP_USER
産業技術総合研究所の研究グループは、浜松医科大学、名古屋工業大学、東京農業大学と共同でシオカラトンボが分泌する紫外線反射ワックスの主成分を同定。ワックスを化学合成し紫外線反射能と撥水性を実現した。

※シオカラトンボ
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 地球上のさまざまな動物や植物は体表で紫外線を反射する。これは視覚によるコミュニケーションや紫外線からの防御に重要とされる。しかし、紫外線反射物質の化学組成や紫外線反射構造の産生に関わる遺伝子に関しては不明点が多かった。研究グループは今回、シオカラトンボの成熟オスが分泌する紫外線反射ワックスの研究に取り組んだ。

 その結果、主成分は3種類の極長鎖メチルケトンと4種類の極長鎖アルデヒドと判明。このような主成分のワックスは他の生物には見られず、シオカラトンボに特殊な組成であった。また、近縁種の分析によりワックスの成分と反射率はトンボの種や雌雄、腹部の領域によって異なっていた。日向で活動する種ほど紫外線反射率が大きい傾向があり、生息環境や行動との関連性が見られた。

 また、極長鎖メチルケトンを化学合成して再結晶化させると、トンボの体表面とよく似た微細構造が自己組織的に生じ、強い紫外線反射能や撥水性が再現された。さらに、解析によりワックス産生に強い相関のあるELOVL17遺伝子を半成熟オスの腹部背側で同定。この遺伝子は極長鎖脂肪酸の合成に関わる遺伝子ファミリーに属しており、紫外線反射ワックス合成を担う遺伝子の有力候補と考えられる。

 紫外線反射ワックスは将来的に生物由来の新素材として利用できる可能性がある。今後は、安定性や抗菌性などを含めたシオカラトンボの紫外線反射ワックスの生態学的特徴を詳細に調べるとしている。

論文情報:【eLife】Molecular basis of wax-based color change and UV reflection in dragonflies
https://elifesciences.org/articles/43045

https://pbs.twimg.com/media/Dxa4DDjU0AAmmia.jpg 

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1: ばーど ★ 2019/01/20(日) 12:46:10.38 ID:DP85PYNe9
日本国内で広く見られるカメムシの一種である「クサギカメムシ」が一斉にふ化するメカニズムを解明したと、京都大などのグループが発表した。最初に生まれた幼虫が卵を割った瞬間に発生する振動が他の卵に伝わることが要因といい、成果は米科学誌「カレント・バイオロジー」に掲載された。

※クサギカメムシ
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振動が次々と伝播

動物の卵が一斉にふ化するのには、光や水、振動などさまざまな要因が影響することが知られる。クサギカメムシも30個弱の卵塊が10~15分ほどで一斉にかえる。クサギカメムシは共食いの習性があり、一斉にふ化する理由は、後にふ化する幼虫が、先にかえった幼虫に食べられるのを免れる狙いがあると考えられるが、その詳細な仕組みは知られていなかった。

京大理学研究科の沼田英治教授や遠藤淳研究員らのグループは、クサギカメムシの卵一つ一つの間の距離を離すと、全てかえるのに約2時間要する点に着目。二つの卵を用意して一方の卵が割れた瞬間にもう片方の卵に伝わる振動を計測、同じ振動を機械で再現してふ化前の卵に与えた。すると15分以内に卵がかえる割合が振動を与えない場合と比べ大きく増え、10倍になったケースもあった。

沼田教授は「クサギカメムシは世界的に農業害虫、衛生害虫として問題視されており、その生態の一端が分かったのは意義深い」としている。

1/19(土) 13:21
京都新聞
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20190119-00010001-kyt-sctch 
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カメムシの卵が一斉に孵化する巧妙なメカニズムを発見 ある卵が割れた振動を合図にきょうだいの卵が孵化する


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1: SQNY ★ 2019/01/16(水) 23:05:37.54 ID:CAP_USER
・米国防総省が「昆虫兵器」の研究を募集、研究助成金100万ドル

U.S. Military Thinks Insects May Be Key to New AI<昆虫の「極小脳」をAI兵器に応用したい米軍関係者だが、その帰結は>

米国防総省の研究部門であるDARPA(国防高等研究計画局)は、AI(人工知能)の次の技術革新のカギになるのは昆虫だとして研究している。

米軍はかなり以前から、ミサイルシステムや蚊の大群のように襲いかかるドローンなど新たなAIの応用実験をしてきたが、最近は自然の複雑を理解して戦略に役立てることに力を注いでいる。一方、DARPAは1月4日に告示した研究テーマ募集のなかで、「空を飛ぶごく小さな虫の驚くべき計算能力など、新たなコンピューターの枠組みと戦略を引き出す方法や革新的な基礎研究コンセプトを募集する」と述べた。

昆虫の「極小脳」に学べ
「小さな昆虫たちは、進化の過程で徹底的な小型化とエネルギーの効率化を進めてきた。なかには数百のニューロンしか持たないのに基本的な機能を備えている昆虫もいる」と、その概要には書かれている。

DARPAは1月8日のツイートで、「小さな昆虫の高度に統合された感覚系と神経系の理解が、より小型で軽量かつ電力効率の良いAIシステムの開発にどう役立てられるか」を見極める研究を「マイクロブレイン(極小脳)」プロジェクトと呼んでいる。

このプロジェクトは、2月4日まで応募を受け付けている。昆虫の脳とその意思決定機能をマップ化する能力があると認められて採用された者には、100万ドルが提供される。DARPAの「人工知能探索(AIE)」プログラムの一環だ。DARPAの広報担当エリック・バターボーが「エアフォース・マガジン」に語ったところによれば、AIEプログラムは「与えられた18カ月以内に、研究者らが新たなAIコンセプトの実現を目指す、リスクも高いが報酬も大きい一連のプロジェクトで構成されている」という。

2018年6月に立ち上がった人工知能探索プログラムは、最近の国防総省のAI進出を明確に示すものだ。ただし、この研究分野は論争も巻き起こしている。9月には、「人間による操作を必要としない人工知能を使った兵器システム」の正当性を議論する国連の会議で、アメリカとロシアがともに規制に反対した。

AI研究への投資は、2017年12月に発表されたドナルド・トランプ大統領による「米国ファースト」の国家安全保障戦略の一環だ。そこでは「データ科学、暗号化、自律技術、遺伝子編集、新材料、ナノテクノロジー、先進的計算技術、人工知能など、経済成長と安全保障において重要となる最先端技術を優先する」と述べており、「自律走行車から自律型兵器まで、人工知能分野はとりわけ急速に進歩している」と指摘している。

その1カ月後に発表された国家防衛戦略では、国防総省は「軍事競争で有利に立つために、民間の革新的技術の迅速な応用も含め、自律技術、人工知能、機械学習の軍事応用に幅広く投資する」と述べられている。

故スティーブン・ホーキングをはじめ、専門家のなかには、規制を受けないAI開発は、我々の知る世界の終りをもたらしかねないと警告する者も少なくない。

・DARPA’s Insect Allies program
https://www.darpa.mil/program/insect-allies

・US military bosses reveal plan to model insect brains to create 'conscious' AI flying insect robots
https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-6590815/US-military-bosses-reveal-plan-model-insect-brains-create-conscious-AI-flying-insect-robots.html
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(小さな羽虫)
https://www.newsweekjapan.jp/stories/assets_c/2019/01/webs190116-robot-thumb-720xauto-150297.jpg
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2019年1月16日(水)16時55分 Newsweekjapan
https://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2019/01/100-36.php

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虫が「兵器」に? 米軍出資の研究、生物テロへの悪用を懸念する声

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1: ニライカナイφ ★ 2019/01/17(木) 05:01:25.01 ID:nlM6E9BQ9
◆ 花の蜜を吸うチョウは花より先に地球上に生息していた可能性
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蝶(チョウ)や蛾(ガ)は花の蜜や水分を吸うための長いストロー状の口である「口吻」を持っています。
これまでは植物の中に花が登場したことで、チョウやガのような口吻を持つ生物が登場するようになっていったと考えられていましたが、最新の研究論文によるとチョウは花が存在する前から地球に生息していたようです。

化石の中に昆虫由来の斑点のようなものが存在することは長らく知られていましたが、これまでの化石調査では、生態系を調べるために花粉や胞子に焦点を当てる研究がメインでした。
しかし、最新の研究ではドイツ北部で採掘された化石サンプルから、チョウやガの体を覆う鱗粉が化石化したものが発見され、話題となっています。

発掘された化石をオランダのユトレヒト大学の大学院生であるティモ・ファン・エルディク氏らが詳細に分析したところ、何と約2億1000万年前のチョウやガの鱗粉であることが明らかになっています。
約2億1000万年前というのは三畳紀後期からジュラ紀初期にかけての時代。
なお、化石を分析したところ、鱗粉は太古のチョウもしくはガの羽・体・足部分を覆っていたものであることが明らかになっています。

エルディク氏ら研究チームが鱗粉の化石を分析するために使用したのが、先端に人の鼻毛が付いた針および、非常に強力な顕微鏡です。
New York Timesのインタビューの中でエルディク氏は、「鼻毛は花粉やチョウの鱗粉を得るのにちょうどいい長さと弾力を持っています。鼻毛は教授からもらったので、私はこれが誰の鼻毛かを知りません。多分尋ねないほうがいいでしょうね」と、実験に使用された一風変わった器材について語っています。

化石は地表から300メートル以上掘り進めた地点で見つかった標本70個を調査する中で見つかっており、光学顕微鏡で調べたところ鱗粉は花弁状構造をしており、ヘリンボーンのような網目模様をしていたそうです。
なお、これまで見つかった最古の鱗粉の化石は約1億2900万年前のものでした。

従来の研究では、鱗粉の構造から初期のチョウやガは「食べ物を食べるための大顎」を持っていたと推定されていました。
しかし、エルディク氏が再度鱗粉の化石を分析したところ、チョウやガの「口吻」部分でだけ見られる「鱗粉の隙間」が見つかったそうです。

これについてエルディク氏は、「鱗粉の構造に隙間があるということは、(大顎が口吻に変化したのではなく)それ以前のチョウやガの口吻部分で大きな変化が起きたに違いないということを示しています」とインタビューの中で語っています。

エルディク氏らの分析によると鱗粉の化石は約2億1000万年前のものだそうですが、花を開く開花植物が登場するのは約1億4千万~1億6千万年前とされています。
つまり、今回発表された研究論文は初期のチョウやガは花が登場するよりも先に地球に生息していたことを示すものとなります。

そうなると、現在は花の蜜を吸うために使用されている口吻が、初期はどのような目的で使用されていたのかという謎が残るわけですが、これについて研究者たちは「ジュラ紀に誕生した植物の中でも最もポピュラーな裸子植物の花粉を食べるために使用されていたのでは」と推測しています。

A Triassic-Jurassic window into the evolution of Lepidoptera | Science Advances
http://advances.sciencemag.org/content/4/1/e1701568
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Triassic Butterfly Park? - Scientific American
https://www.scientificamerican.com/article/triassic-butterfly-park/
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The Oldest Known Butterflies Existed Before Flowers | Smart News | Smithsonian
https://www.smithsonianmag.com/smart-news/oldest-known-butterflies-existed-flowers-180967805/

(写真)
https://i.gzn.jp/img/2019/01/15/butterflies-earliest-evidence/00_m.jpg 

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