『アンダーバグ』（2018年）は、不人気コンテストでゴキブリをも凌ぐかもしれないほど嫌われ者の虫、シロアリの魅惑的な世界を探る一冊です。長年の研究と、生物学者、昆虫学者、遺伝学者への取材を重ねたリサ・マルゴネッリは、過小評価されがちなこの生き物の名誉を回復しようと試みます。その過程で、シロアリの驚くべき建築能力、2億5000万年前から続く菌類との奇妙な関係、そして腸内微生物がいかに持続可能な未来への鍵を握るかを解き明かしていきます。
シロアリの真実を知る
アリやハチといった社会性昆虫は、長い間人間を魅了してきました。それも当然でしょう。ハチは蜂蜜を作り出すため、昔から愛されてきた理由がよくわかります。アリは必ずしも愛されているわけではありませんが、その勤勉さには感心させられます。
しかし、シロアリは話が別です。木を食い荒らす単なる破壊者として描かれることが多く、社会性昆虫の世界では真の「アンダーバグ（下積みの虫）」と言えるでしょう。2008年、著者のリサ・マルゴネッリは執筆に行き詰まっていたとき、「シロアリ・サファリ」への招待メールを受け取りました。日常から離れたちょっとした息抜きのつもりが、やがて10年にわたる、この奇妙で素晴らしい生き物への執着へと変わっていったのです。彼女は三大陸でシロアリの専門家と話を重ね、彼らの研究から浮かび上がる疑問に頭を悩ませ始めます。シロアリを個体として捉えるのは意味があるのか、それとも「超個体」として考えるべきなのか？
シロアリは持続可能なバイオ燃料の生産に役立つのか？ロボット開発の鍵を握っているのか？さあ、深く潜って確かめてみましょう。その過程で、あなたが学ぶのは次のことです：
- 孤独な一匹狼だったシロアリが、どのようにして社会性を獲得したか
- シロアリの腸内にしか存在しない微生物を再現するのが、なぜこれほど難しいのか
- 建築家もエンジニアも設計図もなしに、どうやって超高層ビルを建てるのか
シロアリは人間が非常に価値を置くもの――木材を食べる
- シロアリに関する適当な科学論文を手に取れば、気の滅入る内容である可能性が高いでしょう。
- なぜでしょうか？
- 2000年から2013年の間に発表されたシロアリに関する全論文のうち、49パーセントは駆除方法についてのものだったのです。
- では、なぜこれほどまでにシロアリは嫌われるのでしょうか？
- 答えは簡単です。
- ここでの重要なポイントは：シロアリは人間が非常に価値を置くもの――木材を食べるということです。
- 毎年、シロアリは世界中で約400億ドル相当の物的損害を引き起こしています。
- 電柱、鉄道のトレッスル橋、下見板、橋梁――どれもシロアリにとっては格好のごちそうです。
- 時に、文字通り紙幣を食べることさえあります。
- 2011年、インドの銀行でシロアリが1000万ルピー相当の紙幣を食い尽くしました。
- その2年後には、中国の年金受給者が老後の貯金を丸ごと失うという出来事もありました。
- シロアリは食欲旺盛なだけでなく、その数も非常に多いのです。
- 総重量では、人間の10倍にも達します。
- 最初のシロアリが現れたのは、約2億5000万年前から1億5500万年前の間です。
- 祖先であるゴキブリは、果実や菌類、糞、腐葉土などを食べて単独で生きる腐食動物でした。
- 卵を産むと、さっさと逃げ去り、子孫は自分で生き抜かねばなりませんでした。
- 初期のシロアリは普通のゴキブリに似ていましたが、一つだけユニークな特徴がありました――腸内に木を消化できる微生物で満たされていたのです。
- これは種にとって画期的な出来事でした。
- 何しろ木材は最も豊富な食料源であり、それを食べられるということは、シロアリに進化上の優位性をもたらしたのです。
- ただ、一つ問題がありました。
- シロアリは何度も「脱皮」したり腸内を入れ替えたりするたびに、貴重な微生物を失ってしまうのです。
- この進化の難問への答えは？
- 彼らは、糞、微生物、木くずを混ぜ合わせた「ウッドシェイク」と呼ばれるスラリー状のものを、口から口へ、口から肛門へと交換し始めました。
- これにより、腸内を満たすバクテリアの醸造液が世代を超えて保存されるようになったのです。
- この新たなプロセスを通じて、かつて孤独だった生き物は極めて社会性の高いものへと変化しました。
- 数百万年にわたる進化がシロアリをさらに洗練させましたが、木材だけで生きていけるこの能力こそが、彼らの進化の生命線だったのです。
- やがてそれは、空洞の木の幹に乗って海を越え、新たな気候への足がかりを与えました。
- 現在、地球上の赤道周辺の帯状の地域から南北両極への中間地点まで、3000種を超えるシロアリが確認されています。
他の社会性昆虫と同様、シロアリは長い間、人間社会の鏡と見なされてきた
- では、シロアリとは何なのでしょうか？
- パブクイズでこの質問をされたら、まず「昆虫ですよね？」と答えるでしょう。
- しかし長い間、この一見明白な事実――シロアリの「虫っぽさ」――は、人々の目に留まらなかったのです。
- むしろ、彼らが昆虫を見るときに見ていたのは、自分たち自身の反映でした。
- ここでの重要なポイントは：他の社会性昆虫と同様、シロアリは長い間、人間社会の鏡と見なされてきたということです。
- 近世ヨーロッパでは科学的観察が大流行していました。
- 世界の仕組みについての真実は、古い写本や聖職者の説教の中にはなく、自然の中に書かれていると人々は主張しました。
- その暗号を解読すれば答えが見つかる、というわけです。
- そして、人々はシロアリの塚、アリ塚、ミツバチの巣箱を覗き込み始めたのです。
- これらの昆虫を最初に研究した科学者たちは、人間社会とその政治構造のレンズを通して彼らを眺めました。
- 彼らは、頂点に王、中間に貴族、底辺に労働者と兵士がいる厳格な階層構造を見て取ったのです。
- 男性による支配という概念が覆されたのは1670年代になってからで、オランダの解剖学者ヤン・スワンメルダムが顕微鏡でこの問題に取り組み、これらの「王」とされていたものが卵巣を持った実際には女王であることを発見しました。
- それでも、アリ、ハチ、シロアリを虫のスーツを着た人間のように見る見方は根強く残りました。
- 1781年、イギリスの博物学者ヘンリー・スミースマンは、西アフリカで研究したシロアリについて王立協会に報告書を提出しました。
- 彼はその「見事な経済」を称賛し、シロアリの「紳士階級」をイングランドのそれと比較しました。
- 人間の対応物と同様に、シロアリの貴族たちは「無価値」であり、他者の労働で暮らしているというのです。
- これは批判ではなく、自然が「そのように定めたのだ」とスミースマンは言いました。
- 19世紀には、社会性昆虫は人種差別から無政府主義に至るまで、あらゆることを正当化するために使われました。
- 一部の科学者は、明るい色のアリが暗い色のアリを奴隷としていると主張し、奴隷制には「自然」な基盤があると結論付けました。
- 一方、ロシアの動物学者ピョートル・クロポトキンは、1902年の著書『相互扶助論』で、昆虫のコロニーは協力的で平等なユートピアのひな形を提供していると主張しました。
- 1970年代にアメリカ人生物学者デボラ・ゴードンがアメリカ南西部でアリのコロニーの研究を始めた頃には、比喩は再び更新されていました。
- 社会性昆虫は今や、戦後の工場を思わせるコロニーの中で単純作業を延々と繰り返す、流れ作業の労働者だったのです。
- ゴードンは同僚たちに、役に立たないアナロジーを捨てるよう訴えました。それは、これらの昆虫が実際にはいかに人間とは異なっているかを覆い隠すものだったからです。
- ゴードンの言い分はもっともでしたが、彼女でさえ、ある比喩を別の比喩に置き換えたい衝動には逆らえませんでした。
- アリは工場労働者ではなく、人間の脳内を発火するニューロンのようなものだと彼女は書いたのです！
シロアリの社会生活は進化上の難問を投げかける
- シロアリ一匹をよく観察すると、爪の切りくずほどの大きさで、丸く膨らんだ目がない頭部と、内臓の詰まった半透明の体をした虫が見えます。
- 単体では、これ以上ないほど醜く、印象に欠ける生き物です。
- しかし、シロアリを本当に理解したいなら、個体を超えて見る必要があります。
- シロアリは真社会性であり、これは生物学者が動物界で知られる最高レベルの社会性を表すために使う用語です。
- その特徴は、集団での子育てと、繁殖能力のある「カースト」とない「カースト」の間の分業です。
- ほとんどのシロアリのコロニーの中心には、女王と王がいます。王は、女王が最高3秒に1個のペースで産卵するのに付き添います。
- ほとんどの卵は、シロアリが性的に成熟するのを防ぐ化学物質で覆われています。
- これらの生殖能力のないシロアリは、自ら繁殖する代わりに、コロニーの維持を担う「働きアリ」か、あるいはコロニーの防衛を担う「兵隊アリ」になります。
- これは昆虫学者にとって厄介な問題となり得ます。
- ここでの重要なポイントは：シロアリの社会生活は進化上の難問を投げかけるということです。
- ダーウィンの進化論によれば、自然淘汰は繁殖に優れた個体を有利にします。
- 簡単に言えば、最も適応度の高い個体がより多くの子孫を残すのです。
- しかし、真社会性昆虫の場合、女王とそのパートナー以外は全く繁殖を行いません。では、生殖能力のないシロアリはどのように進化するのでしょうか？
- この仕組みを説明する理論が二つあります。
- 一つ目は、20世紀初頭のアリに関するアメリカ人生物学者ウィリアム・ウィーラーの研究に関連するものです。
- 進化論的に見て、コロニー全体を一つの個体と見なすべきだとウィーラーは主張しました。
- このいわゆる超個体は、利他的行動を通じて繁殖し、単一の単位または「体」として進化します。
- 1960年代に、イギリスの生物学者ウィリアム・D・ハミルトンが包括適応度として知られる異なる理論を提唱しました。
- この見方によれば、利他主義は、個々の生物が遺伝的に似ている生物のために自己犠牲を払う場合に、進化の観点から意味を成します。
- 兄が妹を救い、その後彼女が、彼の遺伝子の4分の1を共有する子供を持つことを可能にする場合を考えてみてください。
- 数学的には、もし妹が兄の産んだであろう数の2倍以上の子供を産めば、これは成功した戦略となります――まさに昆虫の女王が行っていることです。
- 今日ではハミルトンの考えの方が影響力を持っていますが、次のセクションで見るように、一部のシロアリ科学者は超個体の考え方に立ち戻りつつあります。
シロアリの塚は有機的な体のように振る舞う
- 一匹のシロアリをペトリ皿に入れると、目的もなくよちよち歩き回ります。
- あと40匹加えると、集団を形成し、大いなる目的を持って皿の中を周回し始めます。
- しかし、数千匹のシロアリといくらかの泥を巨大な皿に投入すると、自然界では高さが2.5メートルから9メートルにも達する、超現実的な構造物を建設し始めるのです。
- しかし、これらは通常の意味での建物ではありません――それらはまた、独自の生命を持っているようにも見えるのです。
- ここでの重要なポイントは：シロアリの塚は有機的な体のように振る舞うということです。
- シロアリの塚を開けると、トンネルと階段の迷路があり、地下の部屋と回廊の複合体へとつながっています。
- 多くの科学者は、塚の建設がシロアリの唾液中の「セメントフェロモン」によって導かれるという仮説を立てています。
- 一匹のシロアリが泥団子を落とすと、その匂いが他のシロアリに、どこに自分の団子を置くべきかを教えます。
- やがて信号が強まり、これらの積み重ねが壁や柱になるのです。
- 年間を通じて、5キログラムのシロアリのコロニーは、この方法で約29キログラムの土と約1.5トンの水を動かすことができます。
- 長い間、シロアリの塚は地下の巣を冷却する煙突であると考えられていました。
- これは、アメリカ人の生理学者J・スコット・ターナーが、ナミビアのシロアリの塚にプロパンガスを注入し、その動きを追跡するまでのことでした。
- ターナーは、塚は煙突ではないこと――それらは肺であり、酸素を下へ送り込み、二酸化炭素を上へ引き上げて塚の基部にある巣から遠ざけていることを理解しました。
- ターナーが「肺」という言葉を使ったのは意図的です。
- 彼の見方では、シロアリは単に塚に住んでいるのではありません。
- むしろ、彼らは互いに連動し合う、生きている有機体の一部なのです。
- この有機体は生理学的に自己調節しており、建設プロセスが示唆するように、独自の一種の「思考」さえ可能です。
- ターナーの拡張有機体理論は広く受け入れられていませんが、彼はこの結論に達した最初の科学者ではありません。
- 20世紀初頭、南アフリカの博物学者ウジェーヌ・マレは、シロアリのコロニーを「複合動物」と考えるようになりました。
- マレは、塚の外部構造は一種の「皮膚」であり、トンネルは「免疫システム」を形成して、血球のようなシロアリを攻撃があったときに体の防御へと急行させるのだと示唆しました。
- 一方、女王は「卵巣」――体の繁殖力の源です。
- 塚をこのように考えるのは意味があるでしょうか？
- ええ、あります。
- 次のセクションで見るように、シロアリの塚の中には独自の「胃袋」を持っているものさえいるのです。
アフリカのシロアリは一種の集団胃袋を発達させた
- ナミビアの首都ウィントフックから北へ向かう高速道路を進むと、彫像のような塚が点在する広大な野原に出くわします。
- これらの巨大な構造物は、Macrotermes属のシロアリによって建設されたものです。
- 驚くべきことに、これらの塚はどれも正確に同じ角度で傾いています――北から19度、この緯度における太陽の位置です。
- これらのシロアリは明らかに日向での建築を好むのです。
- これらのモニュメントがシロアリの見事な土壌移動の労働力と空間認識力を物語っているのと同じくらい、真に驚くべきことは地表の下で起こっています。
- ここでの重要なポイントは：アフリカのシロアリは一種の集団胃袋を発達させたということです。
- Macrotermesの塚の下や周囲には数百の小さな部屋があり、その一つ一つに、噛み砕かれた草と木でできた櫛のような構造物が収められています。
- 3000万年以上にわたり、これらのシロアリはこの櫛にTermitomycesと呼ばれる菌類を植え付けてきました。
- 植物材料が植え付けられると、枝分かれした菌類の胞子が発芽し、櫛に沿って広がります。
- 菌類が成長するにつれて、セルロースとリグニン――植物や樹木の細胞壁に見られる複雑な糖構造――を、シロアリが食べられるより単純な糖へと分解します。
- シロアリは基本的に、消化の一部を別の生物に外注する巧妙な方法を見つけたのです。
- シロアリとこの菌類の関係は共生的です――つまり、両方の当事者が互いに依存し、両方が利益を得ます。
- 一部のシロアリが櫛の底で糖分豊富な収穫物を集めている間、他のシロアリは上部でさらに乾いた草や木を菌類に「与えて」います。
- MacrotermesとTermitomycesの相互依存は非常に強いため、シロアリが菌類を栽培しているのか、菌類がシロアリを制御しているのかを判断するのは難しいほどです。
- 私たちは、活気のある昆虫を、活気のない菌類よりも自然界の序列で上位に置く傾向がありますが、菌類が化学信号を使ってシロアリにどこに塚を建てるべきかを指示している可能性もあります。
- これはまだ仮説ですが、この取り決めが効果的であることは疑いありません。
- これらのシロアリを熟知したナミビアの農民が著者に語ったところによると、5キログラムのシロアリを含む一つの塚は、400キログラムの牛と同じ量の枯れ草を消費するそうです。
- 塚が超高層ビルのようなものだとすれば、この菌類は巨大なボイラー室と食堂が一つになったものであり、住人にエネルギーと栄養を提供しているのです。
シロアリの腸はバイオ燃料の生産に役立つかもしれない
- 先達の一部とは異なり、今日の科学者たちはシロアリの「虫らしさ」を評価することを学びました。
- シロアリの塚を覗き込むとき、彼らはもはや怠惰な貴族や、疎外された工場労働者、社会主義の共同体を見たりはしません。
- しかし、それはこれらの奇妙な生き物から何も学べないという意味ではありません。
- 実際、シロアリはエネルギー革命の鍵を握っているかもしれません。
- ここでの重要なポイントは：シロアリの腸はバイオ燃料の生産に役立つかもしれないということです。
- シロアリの腸には数百種の微生物が含まれており、それらがシロアリが木材や枯れた植物質をエネルギーに変換するのを可能にしています。
- それらはまた非常にユニークです：これらの微生物の約99パーセントは、シロアリの胃の中にしか見られません。
- シロアリの腸の働きを解明することは、人類社会を変革する可能性を秘めています。
- 米国エネルギー省の推定によると、アメリカは現在の農業生産量を縮小することなく、毎年13億トンの乾燥バイオマス――木、わら、草――を生産できるそうです。
- そのバイオマスをエネルギーに変換すれば、1000億ガロンの「グラソリン」、つまりバイオ燃料が得られるでしょう。
- それは現在の自動車排出ガスを86パーセント削減することにつながります。
- 2004年、カリフォルニア大学バークレー校の科学者チームは、微生物群集全体の遺伝子を配列解析できるメタゲノミクスと呼ばれるプロセスを生み出しました。
- その3年後、科学誌ネイチャーは、コスタリカ産シロアリの腸内のメタゲノム解析の結果を発表しました。
- そこでは、木材の消化に関与している可能性のある1000の遺伝子が特定されました。
- グラソリンはもうすぐそこにあるように見えました。
- 米国エネルギー省の合同バイオエネルギー研究所（略称JBEI）は大きな進歩を遂げ、まず実用的なバイオ燃料を開発し、その後その価格を1ガロン当たり10万ドルから約30ドルにまで下げました。
- しかし、それだけでは不十分でした。その価格では「グラソリン」が旧来のガソリンと競合できるはずがなかったのです。
- バイオ燃料をより競争力のあるものにしようという試みは行き詰まりました。
- JBEIの物理学者が著者にその問題を説明しました。
- 研究所がやっていることは、彼が言うには、大腸菌のような、「バイオ燃料を生産することに全く関心のないバクテリアを取り出して、無理やり生産させているようなものだ」というのです。
- さらに重要なことに、これらの研究で使われた細胞は、過去に代謝したものに対する一種の記憶のようなものを持っていました。
- この情報はDNAにコード化されているのではなく、その化学的性質のどこか別の場所にあったのです。
- この暗号を解き明かし、シロアリの腸内微生物がどのように働くかを解明することが、手頃な価格のバイオ燃料への最後のフロンティアであり続けています。
シロアリの個体は愚かだが、集団では賢い――そしてそれは未来のロボットの姿でもあるかもしれない
- 何千人もの個人が協力してエンパイア・ステート・ビルを建設することを想像してみてください。誰も何をすべきか、いつすべきかを指示しません。
- 想像しにくいですよね。
- では、人間の知性、記憶、学習能力を差し引いたらどうでしょう。
- ああ、それから、この無政府主義的な建設現場の誰一人として、建築や工学について何も知りません。
- そんなこと、可能でしょうか？
- ええ――あなたがシロアリならば可能です。
- ここでの重要なポイントは：シロアリの個体は愚かだが、集団では賢い――そしてそれは未来のロボットの姿でもあるかもしれないということです。
- シロアリの泥の超高層ビルは、群知能の産物です――中央の指令なしに、個体の相互作用から創発する複雑な行動です。
- では、それはどのように機能するのでしょうか？
- 科学者たちはスティグマジーと呼ばれる理論を支持しています。
- 前に学んだように、シロアリは泥団子に「セメントフェロモン」を付着させ、それが他のシロアリに自分の団子をどこに置くべきかを教えると考えられています。
- しかし、それはもう少し複雑です。
- シロアリが建築するとき、ある泥団子の山は壁になるのに、他のものはなりません。
- さらに混乱させることに、完成した壁の一部は後で取り壊されたりします。
- これは、異なるタイプの行動を引き起こす複数のフェロモンが存在することを示唆しています。
- 合わせて、これらの引き金は単純なルールのセットを形成します。
- ある匂いはシロアリに泥団子を落とすように、別の匂いは動き続けるように、三つ目の匂いは泥団子を取り除くように、といった具合です。
- 生物学者がこの理論を好むのは、非常に単純な生き物が、互いにコミュニケーションしたり調整したりすることなく、非常に複雑なタスクをどのようにして完了できるのかを説明してくれるからです。
- しかし、スティグマジーはシロアリの行動を説明するだけではありません――それはまた、ロボット工学者にとって実用的なひな形でもあります。
- ハーバード大学のWyss Institute for Biologically Inspired Engineeringのラディカ・ナグパルと彼女のチームを例にとってみましょう。
- 2014年、彼らはTERMESと呼ばれるロボットを製作しました。
- 物体を動かすための「車輪の脚」と爪のような手を装備したTERMESは、センサーを使って外部の刺激に反応します。
- これらは、匂いがシロアリの行動を導くと信じられているのと同じように、アルゴリズム的なルールを引き起こします。
- 集合的に、個々のTERMESロボットは――シロアリのように――中央の指令なしに精巧な構造物を建設できます。
- 彼らが必要とする唯一の情報は、環境に組み込まれています。
- 二台のロボットが絡まったとき、一台は単に停止し、もう一台が動くのを待ってから、事前にプログラムされたタスクを再開します。
- ナグパルはこれを「拡張スティグマジー」と呼び、これは未来のロボットがどのように機能するかを示唆しています。
- SF映画に出てくるような超知能マシンが一台ではなく、何十、何百、あるいは何千もの愚かな機械が協力して複雑なタスクを実行するようになるでしょう。
最終的なまとめ
- 本書の重要なポイント：シロアリは約2億5000万年から1億5500万年前にゴキブリから進化しました。
- 彼らにはユニークな特徴がありました：腸内に木材を消化できる微生物を含んでいたのです。
- 時とともに、彼らは高度に社会的な生き物になり、大きなコロニーを形成し始めました。
- これらのコロニーは長い間人間を魅了してきましたが、科学者たちが人間的な考えを投影するのをやめたのは、比較的最近になってからのことです。
- そして彼らがそうしたとき、シロアリの驚くべき建築技術、菌類を「栽培」する能力、そして持続可能なバイオ燃料を作り出すことを可能にするかもしれないメカニズムが発見されたのです。
- ご意見をお聞かせください！
- この内容に関するご感想をお待ちしています。
- メールでお気軽にお寄せください。
- 次に読むなら：メアリー・ローチ著『Stiff（スティッフ）』 シロアリの生態を解明するのは厄介ですが、その問題に取り組む科学者たちは一つの点では恵まれています――シロアリに対しては、やりたい放題に実験できるのです。
- 例えば、リサ・マルゴネッリが『アンダーバグ』の取材中に出会った科学者たちは、溶けたアルミニウム、石膏、プロパンをシロアリの塚に流し込みました。
- 人間の体の仕組みを解明することは、当然のことながら常にずっと微妙な話題でした。
- 熱心な研究者たちは通常、被験者がつついたり突いたりに異議を唱えられなくなってから――つまり、死んでから――研究の大部分を行います。
- では、これらの科学者たちは死体から何を学んだのでしょうか？
- 詳しくはメアリー・ローチ著『Stiff』の要約をご覧ください！
