司令塔もいない、話し合いもしない、それどころか誰ひとり全体を見渡してすらいない集団が、何千もの個体の意見を1つにまとめ、しかも高い確率で「最良の答え」にたどり着くとしたら、どんな仕組みを想像するでしょうか。
これは比喩ではなく、ミツバチの分蜂群(ぶんぽうぐん=女王バチと共に古い巣を出て、新しい住処を探す数千匹の群れ)で実際に起きていることです。コーネル大学のThomas D. Seeleyらの研究チームは、この群れが新しい巣を選ぶ過程を数十年にわたって観察し、たった一握りの偵察バチが、ダンスという原始的な信号だけで正確な集団決定を下していることを突き止めました。カギを握るのは「クオラム(定足数)」と呼ばれる、ある種の"混雑センサー"です。
似たような仕組みは、アリの引っ越しでも報告されています。今回は4本の論文をもとに、脳を持たない群れがどうやって"多数決"に相当することをやってのけているのかを見ていきます。
なぜ"リーダーのいない集団"が正しい判断をできるのか
春になると、ミツバチの巣は手狭になり、古い巣に働きバチの半数ほどと女王を残して、残りの1万匹前後が新しい住処を求めて飛び立ちます。この分蜂群は、まず近くの木の枝などにいったんぶら下がって塊(クラスター)を作り、そこから数百匹の偵察バチが半径数kmの範囲に散らばって、新居の候補となる木のうろや岩の隙間を探し始めます。
ここで問題になるのが、「誰が決めるのか」です。女王バチは飛べる距離も限られており、複数の候補地を見比べる立場にはありません。かといって、1万匹すべてが候補地を見て回るのは非効率です。さらに厄介なのは、複数の候補地が同時に見つかった場合、群れが真っ二つに割れて別々の場所へ飛び立ってしまえば、女王を失った側の集団は生き残れないという点です。スピードと正確さを両立させながら、しかも意見を割らずに1つにまとめる——これがミツバチの群れが解かなければならない課題でした。
実験:人工の分蜂群に"物件選び"をさせる
Seeleyらの研究チームは、アメリカ・メイン州沖のアップルドア島という、野生のミツバチがほとんどいない孤島を使い、数千匹規模の人工的な分蜂群を作って、そこに複数の巣箱(サイズや入り口の大きさなど条件を変えたもの)を候補地として配置するという野外実験を繰り返してきました。偵察バチ1匹1匹に番号や色のペイントで個体識別マークを付け、どのハチがどの候補地を訪れ、巣に戻ってどんなダンスを踊ったかを記録しています。
ミツバチのダンス(8の字ダンス、または尻振りダンスと呼ばれる)は、仲間に方角・距離・そしてその場所がどれくらい良い物件かという質の情報まで伝えていると考えられています。良い候補地を見つけたハチほど、巣の上で何度も熱心にダンスを繰り返す一方、質の低い候補地を見つけたハチは、ダンスの回数が少なく、しかも早めに宣伝をやめてしまう傾向があります。
そのうえでSeeley&Visscher(2004)は、巣箱の配置の仕方を変えるという工夫をしました。同じ広さの候補地を1つの箱にまとめて提示した場合と、同じ広さを5つの小さな箱に分散させて提示した場合とを比較したのです。もし偵察バチが群れ全体の"総訪問数"を数えているなら、箱を分けても結果は変わらないはずです。しかし実際には、箱を分散させると偵察バチの集まり方もばらけてしまい、決定が大きく遅れることが分かりました。これは、ハチが「その場に今どれだけの仲間が居合わせているか」という局所的な混雑具合だけを手がかりにしていることを示す結果でした。
結果:数字で見る"虫の民主主義"
Seeley&Visscher(2004)が報告した実験では、ある候補地に同時に居合わせる偵察バチの数がおよそ10〜20匹、多くの条件でおよそ15匹前後に達すると、その場にいたハチたちが「暖機運転」を意味する信号(体を震わせて振動を出す、ピーピングと呼ばれる合図)を出し始め、まもなく群れ全体が一斉に飛び立つことが確かめられました。この人数(蜂数)に達することを、研究チームは会議の定足数になぞらえて「クオラムに達した」と呼んでいます。
ダンスの質と量についても、Seeley・Visscher・Passino(2006)が『American Scientist』誌にまとめた総説の中で、質の高い候補地では1匹あたり約100周ものダンス周回が記録された一方、質の低い候補地では約12周ほどで宣伝をやめてしまったという観察結果が紹介されています。
| 研究 | 調べたこと | 結果の概要 |
|---|---|---|
| Seeley & Visscher (2004) | 引っ越し開始のトリガー | 同時滞在10〜20匹(目安15匹)でクオラム成立 |
| Seeley・Visscher・Passino (2006) | ダンスの周回数と質の関係 | 優良候補地は約100周、平凡な候補地は約12周 |
| Seeley et al. (2012, Science) | 拮抗した候補地の決着 | 頭突きの「ストップ信号」が競合する宣伝を抑制 |
さらに興味深いのがSeeleyら(2012)が『Science』誌に発表した研究です。2つの候補地の質がほぼ同じで決着がつきにくい場合、片方の候補地を推す偵察バチが、もう一方の候補地を推す偵察バチに頭突きをして「ストップ信号」という振動を送り、相手のダンスをやめさせる行動が観察されました。この信号がお互いを打ち消し合うことで、どちらか一方の宣伝が自然に優勢になり、群れが2つに割れる事態(デッドロック)を防いでいると結論づけられています。
なぜこうなるのか
この仕組みのポイントは、誰も全体を見渡していないという点です。ある偵察バチは「自分が見つけた候補地」しか知りません。それでも群れ全体としては、質の高い候補地ほど強くダンスで宣伝され、より多くの新人の偵察バチを呼び込み、その場が混み合いやすくなる、という好循環が働きます。逆に質の低い候補地は宣伝が弱いためすぐに廃れ、混雑が生まれる前に忘れられていきます。
たとえるなら、初めて訪れた街で「行列のできているラーメン店」を選ぶときの感覚に近いかもしれません。誰も「この店がいちばん美味しい」と個別に説明してくれるわけではなくても、並んでいる人の多さそのものが、質の情報として機能します。ミツバチのクオラムセンシングは、この"行列の多さで判断する"仕組みを、群れ全体の意思決定装置として使っているとイメージすると分かりやすくなります。
そしてPratt・Mallon・Sumpter・Franks(2002)が報告したアリの一種(Leptothorax albipennis、現在の学名ではTemnothorax albipennis)の引っ越しでも、似た仕組みが確認されています。このアリは新しい巣の候補地が見つかると、最初は1匹が1匹を連れて歩く「タンデムラン」というゆっくりした移動方法で仲間を案内します。ところが候補地に居合わせるアリの数が一定の閾値(クオラム)を超えると、移動方法が仲間をくわえて素早く運ぶ「ソーシャルキャリー」という高速の輸送方法に切り替わり、引っ越しが一気に加速することが報告されています。信号の種類(ダンス対触角の接触)は違っても、"閾値を超えたら次の行動に切り替わる"という発想そのものは、ハチとアリで共通しているわけです。
この話、こう使える
この研究から持ち帰れるのは、昆虫の不思議さだけではありません。人間の集団やチームでの意思決定にも、応用できそうなヒントがいくつか隠れています。
1つ目は、候補を探す段階では、なるべく独立して調べさせるということです。ミツバチの偵察バチは、他のハチのダンスに引きずられて候補地を探しに行くこともありますが、多くは自力で新しい場所を発見しています。会議の前に「まず各自が独立に下調べをしてから持ち寄る」だけで、声の大きい意見に早い段階から場が支配される事態を避けやすくなります。
2つ目は、全会一致を待たず、一定の合意水準(クオラム)で動き出すという発想です。ミツバチの群れは1万匹全員の合意を待ってはいません。声を上げ続けている一部が、ある閾値を超えた時点で全体が動きます。家族の旅行先や、チームでの企画決めなどでも、「全員が100%納得するまで結論を出さない」よりも、「賛成の熱量が一定水準を超えたら動く」ほうが、決定の速さと質のバランスが取れる場面は多いはずです。英語の雑学・豆知識では、こうした「へぇ」と思える話を英語ネタ中心に紹介しているので、話のタネにあわせてどうぞ。
注意点:この研究の限界
- 実験の多くは島という限定環境で行われている。 Seeleyらの野外実験は、野生のミツバチがほとんどいないアップルドア島で行われることが多く、天敵や他の巣との競合が少ない特殊な条件です。都市部や競合の激しい環境で同じ精度の決定が下されるかは、この実験だけでは分かりません。
- 候補地の数が限られた条件での結果。 多くの実験は2〜数か所程度の候補地を比較する設定です。現実の自然界でもっと多くの候補地が同時に見つかった場合にどうなるかについては、研究が積み重ねられている途上です。
- ダンスの周回数と質の関係は種・条件によって幅がある。 「質の高い候補地は約100周、低い候補地は約12周」という数値は、Seeleyらの報告のなかの一例であり、あらゆる巣分かれで同じ数値が再現されるとは限りません。
- アリの事例は特定の1種の話。 ソーシャルキャリーへの切り替えが報告されているのはTemnothorax albipennisという体長数mmの小型のアリで、アリ全般が同じ仕組みで引っ越しを決めているわけではありません。
よくある質問
今日の3行まとめ
拮抗した候補地は「頭突きのストップ信号」で自然に絞り込まれ、群れが割れることを防いでいます。誰も全体を見ていないのに、部分的な情報のやり取りだけで正確な集団決定にたどり着く——それがクオラムセンシングの正体です。
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- Seeley, T. D., & Visscher, P. K. (2004). Quorum sensing during nest-site selection by honeybee swarms. Behavioral Ecology and Sociobiology, 56(6), 594–601. 論文を見る
- Seeley, T. D., Visscher, P. K., & Passino, K. M. (2006). Group decision making in honey bee swarms. American Scientist, 94(3), 220–229. 論文を見る
- Seeley, T. D., Visscher, P. K., Schlegel, T., Hogan, P. M., Franks, N. R., & Marshall, J. A. R. (2012). Stop signals provide cross inhibition in collective decision-making by honeybee swarms. Science, 335(6064), 108–111. 論文を見る
- Pratt, S. C., Mallon, E. B., Sumpter, D. J. T., & Franks, N. R. (2002). Quorum sensing, recruitment, and collective decision-making during colony emigration by the ant Leptothorax albipennis. Behavioral Ecology and Sociobiology, 52(2), 117–127.