アリの魔法を覗いてみよう！アリは「草を食む」だけでなく「キノコを育てる」

制作：中国科学普及協会

著者: 秦亜龍 (中国科学院植物研究所、江蘇省、南京中山植物園)

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：生命科学の最新の謎を解くために、中国科学普及の最先端技術プロジェクトは「生命の新知識」と題する一連の記事を立ち上げ、独自の視点から生命現象を解釈し、生物学の謎を明らかにしました。人生の世界を探求し、無限の可能性を探求しましょう。

アリは1億年前の白亜紀に地球上に出現しました。当時、地球の広大な大陸はまだ恐竜によって支配されていました。しかし、白亜紀-第三紀の絶滅イベントの後、恐竜を含むほとんどの種が絶滅しましたが、アリの祖先は粘り強く生き残りました。

現在までの進化を経て、多種多様なアリは地球上で最も完璧に進化した生物となりました。人間がいるところには必ずアリがいるとも言えます。アリ科は、その広い分布、数の多さ、種の多さ、そして強力な能力の点で、他の生物の追随を許しません。

長い進化の過程において、アリはさまざまな植物、昆虫、菌類と密接で相互に利益のある共生関係を築いてきました。交流中、アリは植物を守ったり、受粉や種子の拡散を助けたりすることができ、植物はアリに隠れ家や食料を提供します。アリが昆虫と菌類の相互作用を通じてコロニーに必要な食料を得ることができるのも驚くべきことです。

アリは群れをなすことができる

長い進化の過程を経て、アリは自然と共に生きる過程で自然から食物を得られるだけでなく、「放牧」の技術も習得します。羊飼いのように、彼らは牧草地で放牧することで安定した食糧供給を得ることができます。最も有名なのは、アリがアブラムシを「群れ」にすることです。彼らはアブラムシを植物の柔らかい先端に移動させ、アブラムシは必死に植物の樹液を吸い始めます。このとき、アリは触角を使ってアブラムシの腹部を絶えず刺激し、アブラムシがアリのコロニーが食べる「甘露」を分泌し続けることを可能にします。

ヒペリカム ロンギトゥバのアブラムシを群れにするアリ

（写真提供：著者撮影）

アリはアブラムシ以外にも、カイガラムシ、ツノゼミ、キジラミ、ヨコバイ、チョウ目昆虫などの幼虫を「食べ」、幼虫の分泌物を得ます。もちろん、アリは羊飼いであり、守護者でもあります。食料を得ると同時に、安心して「ミルクを生産」できるよう、昆虫たちを十分に保護します。このようにして、アリとこれらの昆虫は相互に有益な共生関係を築きます。これは科学的には「アブラムシとアリの共生関係」と呼ばれています。

藤の上でアブラムシを群れにするアリ

（動画出典：著者撮影）

「羊飼い」であるアリは、「群れをなす」昆虫からできるだけ多くの食物を得る必要があります。アブラムシを例に挙げてみましょう。アリは毎年「甘露」を集めるために、冬の間にアブラムシの卵をアリの巣に移して保存します。卵が孵化すると、根、柔らかい先端、花芽など、植物のその他の部分に移動して「食べられる」ようになります。同じ「牧草地」に草を食べる昆虫が過剰になると、アリは余分な昆虫を移動させて新しい「牧草地」を開拓します。

「放牧」の過程で、アリは昆虫が走り回らないように「囲む」柵を作ることがあります。さらに深刻なのは、アリが「草を食む」アブラムシの羽を傷つけたり噛み切ったり、特殊な化学フェロモンを放出してアブラムシの羽の発達を阻害したり、アブラムシの這う速度を制御したりすることだ。幼少のころから食べることに忙しくしていたアブラムシは、飛び立つこともできず、這いたくても速く這うことができません。

さらに、最新の研究によると、アリは羽のないアブラムシの拡散を阻止し、アブラムシの繁殖を促進するために、2種類の追跡フェロモンも放出していることがわかりました。 「放牧」個体群を継続的に拡大しながら、アブラムシは逃げるという考えを完全に諦め、安心して「蜂蜜を生産」することを余儀なくされ、こうして「放牧」アブラムシが常に制御下に置かれることが保証されます。

このようなアリは、完全に進化していないと言えるのでしょうか?吃音症のためのトリックは数多くありますが、私たちが知っているのはこれだけです。彼らは私たちがまだ発見していない多くの生存スキルを持っているはずです。

アリはキノコも生やす

人類の文明の歴史は、動物や植物の家畜化の歴史を伴っています。環境が変化すると、アリも生き残り繁殖するために菌類を栽培し栽培することで食料を得ることを学びました。私たちが食べるさまざまなキノコも菌類であることに注目すべきであり、アリはキノコを栽培し栽培する技術も習得していると理解できます。

南米の熱帯雨林に生息するハキリアリは、約6000万年前にはすでに、食料を得るために菌類を栽培することを学びました。彼らは「菌類栽培アリ」と呼ばれ、彼らが栽培する菌類は「共生菌類」と呼ばれます。現在、世界中で200種以上の菌類栽培アリが発見されています。彼らが育てる菌類は、成虫のハキリアリにとって重要な栄養源であり、幼虫のアリにとっては唯一の食料源です。菌類とハキリアリの間には独特の共生関係が形成されます。

研究により、ハキリアリの菌類栽培レベルに応じて、高レベルハキリアリと低レベルハキリアリに分けられることが判明した。生息地の干ばつによる変化に対処するために、高等ハキリアリは野生菌類の栽培から特定の菌類の家畜化へと変化しました。その後、栽培化された菌類は、湿ったアリの巣の外で生存する能力を失い、野生の菌類と交雑して繁殖する能力さえ失い、ハキリアリ専用の菌類グループとなった。

葉を運ぶハキリアリ

（写真提供：veerフォトギャラリー）

「草食」アリと同様に、菌類を育てるハキリアリにも多くの技術があります。彼らは、アリのコロニーが生き残り、繁殖し、菌類を生育するために数メートルの深さの巣を造ることができる「建築の達人」であるだけでなく、葉の運搬や巣の換気を容易にするために特大の入り口や通路も作ります。同時に、巣が他の病原体に汚染されるのを防ぐために、巣の中に複雑な廃棄物処理システムも構築します。

ハキリアリは高度な技術を持つ「農夫」でもあります。大型の働きアリはチームで働いて植物の葉を切り取って巣に持ち帰り、小型の働きアリは葉をさらに切り取ってすり潰し、菌類を栽培するための菌床に塗りつけ、アリの巣の菌床に菌糸を接種します。

ハキリアリが植物の葉を切るとき、先頭のアリは途中で追跡フェロモンを放出し、後から来る仲間が目的地まで設定された経路をたどり、葉を切って巣に持ち帰るように誘導します。

ハキリアリは菌類を栽培する際に、排泄物を菌床の肥料として使うだけでなく、アリの巣と菌床を常に清潔に保ち、菌床が汚染されずに健全に成長できるようにします。一部のハキリアリは、口と前肢の小さな腺陰窩に抗生物質産生ストレプトマイセス属の一種を隠している。ストレプトマイセスが分泌する抗生物質は、培養された菌類が他の寄生菌類や病原菌によって破壊されるのを効果的に防ぐことができます。

もちろん、ハキリアリも家族を作る必要があります。アリのコロニーが一定の段階まで成長すると、羽のあるハキリアリが繁殖します。成長すると、巣から飛び去ることを選択します。これらの飛翔性ハキリアリはオスとメスに分かれています。メスのハキリアリの中には将来の女王アリがおり、頬袋（菌糸を保管するための特殊な袋状の構造）に貯蔵されたアリの巣菌の小さなボールを持って飛び去ります。 「婚姻飛行」の後、将来の女王アリは無数の雄アリの愛の種子を手に入れ、古い巣から受け継いだ菌類で新しいアリの巣を作り、次の集団繁殖と菌類栽培のサイクルを始めます。

蟻の巣

（写真提供：veerフォトギャラリー）

チキンマッシュルームを食べたいなら、シロアリに頼らなければならない

ハキリアリが自分自身の楽しみのために菌類（キノコ）を栽培するのであれば、シロアリが菌類（トリカブト）を栽培することは「他者の目的達成を助けている」と言えるでしょう。

Alternaria albuminata は、Synechophylla 科 Myrmecophaga 属の菌類です。シロアリと共存できる大型菌類の総称です。それは私の国の多くの州に配布されています。肉厚で緻密、甘味があり栄養も豊富なため、野生食用キノコの宝庫として知られています。

古来より、ニワトリキノコは、ニワトリキノコ、ニワトリシルクキノコ、シロアリキノコ、シロアリパラソルなどと呼ばれてきました。名前はチキンマッシュルームの味が鶏肉と同じくらい美味しいことを示し、チキンマッシュルームとシロアリの密接な関係を指摘しています。

シロアリとキノコの話は、アリの巣でも起こりました。シロアリが巣を作るとき、働きアリは半消化された食物の残渣を使って巣を作り、その過程で白蟻病菌の胞子（種子）が撒かれます。胞子が繁殖するために、シロアリはアリの巣の中にキノコにとって最も適した生育環境を構築し、栄養分の継続的な供給を確保します。

シロアリの注意深い管理の下、胞子は徐々にマイクロメートルサイズの小さな白い球状の菌糸に成長し、その後、キノコの柄と傘（総称して子実体と呼ばれる）に成長します。地面から掘り出して初めて、小さな傘の束のような見た目をした、私たちが食べるチキンマッシュルームになります。人間の介入がなければ、このキノコは成熟すると胞子を拡散します。

シロアリの巣に生育するアガリクス ファシアータ（シロアリは丸で囲まれている）

（写真提供：著者撮影）

巣の中で育つ若いアリは、幼い頃からニワトリタケの小さな白い球状の菌糸を食べて、そこから必要な栄養素と病気に抵抗する物質を得ます。そのため、若いアリが食物を得るとき、彼らは体内にチキンマッシュルームの不完全消化株を保有することになります。若いアリが成長して巣を作るために他の場所へ移動すると、その腸内の細菌が新しいアリの巣に運ばれます。

もちろん、ゲットウが広がる別の方法もあります。新しいアリの巣を作る働きアリは、巣の外にいる他の成熟したシロアリの共生システムから、Alternaria japonica の菌糸や胞子を持ち帰り、自分の食料やおいしい Alternaria japonica を育てることがあります。

チキンマッシュルームの成長にはシロアリとの共生が必要であり、チキンマッシュルームが生育する土地の下にはシロアリの巣があるはずです。アルピニア・テルナタの美味しさを味わいたい人は、野生で採取した時に100％確信が持てない場合は、軽率に味見しないことをお勧めします。やはり、白い傘と白い茎を持つキノコの中には、食べると気分が悪くなるものもたくさんあるのです。どうしても採取しなければならない場合は、シロアリが苦労して作ったアリの巣を破壊しないように、あまり深く掘らない方がよいでしょう。また、チキンマッシュルームの新たな収穫も期待できます。

アルストロメリア

（写真提供：著者撮影）

野生のアルストロメリアは長い間、人々の味覚を満足させるには程遠く、人々は人工栽培技術を通じてアルストロメリアの大規模生産を実現することを望んでいます。

近年、多くの科学研究機関が関連する研究を行っています。中国科学院西双版納熱帯植物園は、野生の白蟻の生育環境を模擬し、野生植栽試験区に人工的に栽培したシロアリと白蟻の共生巣を「植栽」した。 2024年には5000～6000匹のアルテルナリア・アルブミノーサが収穫できると予想されている。2024年5月には、昆明林業草原科学研究所の研究室で栽培されたシロアリとニワトリキノコの共生巣で、初めてニワトリキノコが成長した。科学者たちの共同の努力により、近い将来にアルピニア・ソラニの自由を実現できると信じています。

参考文献:

1.Branstetter, Michael G.、他乾燥した生息地は、アリの農業の進化において家畜化のるつぼであった[J]。王立協会紀要B生物科学、2017年、284(1852):20170095。

2.Currie,Cr、et al.共進化した陰窩と外分泌腺は菌類を生育するアリにおける共生細菌をサポートする[J]。サイエンス、311.5757（2006）：81-83。

3.オリバーTH、マシャノバA、レザーSR、他。アリの情報化学物質は無翅アブラムシの分散を制限する[J]。王立協会紀要B: 生物科学、2007年。

4.パジェAV'、ペッペルLJJVD、アーネンDK。進化：アリの道のフェロモンはアリとアブラムシの共生関係を促進する[J]。カレントバイオロジー、2021、31(21):R1437-R1439。

5.Xu T、Xu M、Lu Y、et al.トレイルフェロモンはアリとアブラムシの共生関係を媒介する[J]。カレントバイオロジー：CB、2021、31（21）：4738-4747.e4。