社会性昆虫に内在する自己組織化機構と繁殖闘争の関係

群居昆虫自组织机制与繁殖斗争的关系

基本信息

批准号：
08J40128
负责人：
菊地友則
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Chiba University (2010)University of the Ryukyus (2008-2009)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究から、1)女王シグナルをワーカーに伝達するために、女王が巣内を頻繁に歩き回ること(Kikuchi et al., 2008)、2)女王とワーカーとの接触間隔はコロニーサイズとともに長期化し、その結果大きなコロニーではワーカーの繁殖活動が促されること(Kikuchi et al., 2008)、3)コロニー内の卵巣発達ワーカー数に比例して女王のパトロール行動が増加すること(Kikuchi & Tsuji in prep)、さらにこれら3つのメカニズムが相互作用し、女王のパトロール行動とワーカーの繁殖活動の間にフィードバック機構が存在することが明らかにした。このようなフィードバック機構の存在は、アリの社会にグループサイズの変化に関わらず安定して繁殖分業を維持するメカニズムが内在することを示唆していた。一方で、このメカニズムは常に機能しているわけではなく、大きなコロニーでは女王物質の伝達効率が低下し、ワーカーの繁殖行動が活発化する性質ももつ。これに対する適応的な説明としては、Tsuji & Ohtsuki (2009)が理論的に示したように、女王にとってのワーカー産卵のコストは個体間血縁度だけでなく、コロニーサイズ(齢)にも影響を受け、大きなコロニーではワーカー産卵が必ずしもコストにならないことと関係しているのかもしれない。これまでの生物を用いた自己組織化研究は、最適性を仮定しおり、今回のように機能不全に陥る自己組織化は報告例がない。ある意味欠陥のある自己組織化が、何故進化したのは適応的な仮説、実験が今後望まれる

先前的研究表明，1）蜂王经常在巢穴周围走动，以便向工蜂传递蜂王信号（Kikuchi et al., 2008），2）蜂王和工蜂之间的接触间隔随着蜂群规模的增加而增加（。菊池与辻在prep），并进一步揭示了这三种机制是相互作用的，蜂王的巡逻行为和工蜂的繁殖活动之间存在反馈机制。这种反馈机制的存在表明，蚂蚁社会有一种内在的机制，无论群体规模如何变化，都能维持稳定的生殖分工。另一方面，这种机制并不总是起作用，在大型群体中，传递蜂王物质的效率下降，工蜂的繁殖行为变得更加活跃。对此的一个适应性解释是，正如 Tsuji 和 Ohtsuki（2009）从理论上表明的那样，工蚁为蚁后产卵的成本不仅受到个体之间的亲缘关系程度的影响，而且还受到群体规模（年龄）的影响。这与以下事实有关：在大型群体中，工蜂产卵不一定成本高昂。之前使用活生物体进行的自组装研究都假设了最优性，并且没有关于自组装发生故障的报告（如本例）。某种意义上有缺陷的自组织之所以进化出来，是一种适应性假设，未来需要进行实验。