Elucidation of regulatory mechanisms of reproductive division of labor in an ant using an automated behavior tracking system

アリやミツバチなどの真社会性昆虫が地球上の様々な環境で繁栄している理由の1つは、高度な分業体制の進化である。この分業は様々な環境の変化に依存せず、個体の持つ行動の柔軟性により頑健に維持されている。例えば、ワーカーの中でも巣内で働く内役ワーカーと外役ワーカー間の分業が存在するが、巣外で働くワーカーの個体数が死亡により減少した場合、巣内で働くワーカー が巣外の労働へと移行する事で分業が再構築される。このような分業の再生能力、すなわちレジリエンスが社会性昆虫の分業を維持する上で重要である。本研究では社会性昆虫の最大の特徴である繁殖に関する分業 (繁殖分業) の制御機構である順位行動によって維持される順位ネットワークのレジリエンスに焦点を当て、繁殖分業維持機構の全容解明に迫る事を目的とする。一般的に、社会性昆虫における順位制は、繁殖可能な高順位個体と繁殖できない低い順位個体によって形成され、この関係性は順位行動によって維持されている。本研究課題の前半は、アリの一種であるトゲオオハリアリを用いて順位ネットワーク抽出のための自動行動トラッキング技術の開発を進めてきた。これまで、社会性昆虫における行動の自動トラッキングは、例えば体の一部にQRコードを貼って位置情報を抽出することで個体間相互作用などの行動に推定を行う事が主流である。これに対して、本研究課題では機械学習 (深層学習) を位置トラッキングに組み込むことで、順位行動という個体間相互作用を直接抽出する事を目的としている。これによって、長期観測データから順位制の変動を調べる事が可能になる。初年度は、生のアリの行動を教師として、まだ正答率が低いながらもシステムのベースが出来上がりつつあり、来年度への発展の足がかりができた。

アリやミツバチなどの真社会性昆虫が地球上の様々な環境で繁栄している理由の1つは、高度な分業体制の進化である。この分業は様々な環境の変化に依存せず、個体の持つ行動の柔軟性により頑健に維持されている。例えば、ワーカーの中でも巣内で働く内役ワーカーと外役ワーカー間の分業が存在するが、巣外で働くワーカーの個体数が死亡により減少した場合、巣内で働くワーカー が巣外の労働へと移行する事で分業が再構築される。このような分業の再生能力、すなわちレジリエンスが社会性昆虫の分業を維持する上で重要である。本研究では社会性昆虫の最大の特徴である繁殖に関する分業 (繁殖分業) の制御機構である順位行動によって維持される順位ネットワークのレジリエンスに焦点を当て、繁殖分業維持機構の全容解明に迫る事を目的とする。一般的に、社会性昆虫における順位制は、繁殖可能な高順位個体と繁殖できない低い順位個体によって形成され、この関係性は順位行動によって維持されている。本研究課題の前半は、アリの一種であるトゲオオハリアリを用いて順位ネットワーク抽出のための自動行動トラッキング技術の開発を進めてきた。これまで、社会性昆虫における行動の自動トラッキングは、例えば体の一部にQRコードを貼って位置情報を抽出することで個体間相互作用などの行動に推定を行う事が主流である。これに対して、本研究課題では機械学習 (深層学習) を位置トラッキングに組み込むことで、順位行動という個体間相互作用を直接抽出する事を目的としている。これによって、長期観測データから順位制の変動を調べる事が可能になる。初年度は、生のアリの行動を教師として、まだ正答率が低いながらもシステムのベースが出来上がりつつあり、来年度への発展の足がかりができた。