ここは私が農業をしている Ant Farm です。

著者: 葛英強

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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注意: この記事には実際の昆虫の写真が含まれています。よく観察してみると、かわいらしさに気づくかもしれません。ただし、虫が本当に怖い読者は注意が必要です。

3月、早春です。昆虫の目覚めは過ぎ去りました。春の雷鳴が眠っていた動物たちを目覚めさせ、春の耕作の季節が到来しました。人類は約12,000年にわたって農業に従事してきました。採集や狩猟に比べて、作物を植えることはより安定した食糧獲得方法です。

しかし、5000万年から6000万年前にはすでに、昆虫は農業の技術を習得していました。アリ、シロアリ、カブトムシなど、「土地を耕す」ことができる数種類の昆虫の中で、ハキリアリが最も優れています。食用菌類の栽培により食糧資源の自給自足を実現しました。今日は、ハキリアリの「蟻塚」についてお話します。

実り豊かなハキリアリの巣 (写真提供: alexanderwild.com)

我々働きアリには力がある

名前が示すように、ハキリアリはよく発達した下顎を使って葉を切ることでよく知られています。アリたちは切り取った葉をそのまま食べるのではなく、キノコ栽培の栄養としてアリの巣に持ち帰り、独自の「アリ農場」を運営している。

適切な植物の葉を入手し、菌類を栽培するのは簡単な作業ではありません。ハキリアリはこの巨大なプロジェクトを完了するために、異なる職業の働きアリが互いに協力することを必要とします。

忙しく働くハキリアリの働きアリ（画像提供：sciencenews.org）

同じ種類のハキリアリだが、役割も体の形も異なる（画像出典：wikimedia.org）

最初に送り出されるのは、偵察兵として働く機敏な働きアリです。彼らの任務は、あらゆる場所に出かけて、菌類の栽培に使用できる植物を探すことです。適切な収集ポイントを見つけた後、偵察隊は大勢の働きアリに支援を要請します。

増援の第一波は、口をハサミのように使える大型の働きアリです。大型の働きアリは、非常に強力な下顎を使って葉全体を複数の小さな断片に切り分け、輸送しやすくします。

仕事をうまくやり遂げたいなら、まず道具を研ぐ必要があります（画像出典：fineartamerica.com）

大きな働きアリが丸い部分を噛むのも不思議ではない（画像提供：earthlife.net）

植物が見つかり、葉が切り取られたので、次に考慮すべきことは輸送です。葉を丸ごと切る大きな働きアリは歯がしっかりしているものの、脚力は平均的であるため、葉の破片を運ぶ作業は彼らではなく、より小さな働きアリが行います。ドキュメンタリーでは、葉の切れ端を頭に乗せて前進するハキリアリの大群をよく見かけます。これらは、運搬役を務める小型から中型の働きアリです。

輸送兵「移動距離が長いほど蟻の力がわかる！」 (画像出典: wikimedia.org)

輸送兵アリはアリの巣に戻った後、別の役割を持つ小さな働きアリに葉の破片を渡します。小さな働きアリは、このプロセスの中で最も複雑で重要なその後の処理ステップを担当します。つまり、葉の断片をさらに処理し、継続的に噛み、唾液と混ぜてペースト状の栄養物質に変え、培養培地を作る必要があります。

培養培地を作る過程で、小さな働きアリも責任を持って「材料を加える」、つまりペーストに自分の糞を塗りつけるのです。これは、糞便には窒素含有量が多く含まれており、それを加えた後の培地ではより多くの菌類が生育できる可能性があるためです。培養培地の準備が整うと、小さな働きアリが菌類を移植し、成熟した菌類が成長して使用できるようになるまで大切に世話をします。 （こうやって育てたキノコに匂いがあるかどうかは分かりませんが…）

「あなたが以前やっていたのは肉体労働でしたが、私がやっていたのは技術的な仕事です！」 (画像出典: cdn.thinglink.me)

ハキリアリ科は、さまざまな種類の働きアリ同士の協力に依存して、何世代にもわたって菌類を栽培することで食料を得てきました。このプロセスでは、ハキリアリの巣の複雑で洗練された内部構造も重要な役割を果たします。蟻の巣の中には地下宮殿のようなたくさんの部屋があり、部屋は互いにつながっていて、通路や小道が交差しています。多数の部屋と開口部を備えたアリの巣は、熱対流の原理を利用してガス交換を行い、二酸化炭素を継続的に排出し、新鮮な酸素を取り込むことで、菌類栽培室に十分な酸素が供給されることを保証します。さらに、賢いハキリアリは、雨の日や冬などの特別な状況では巣の入り口を閉じて、雨水の逆流や冷気の侵入を防ぎます。

巨大なハキリアリの巣（写真提供：bluebird-electric.net）

細菌を培養することで周囲の保湿効果も得られる

ハキリアリの農作業には多くの利点があります。家族に食料を提供し、個体群自体の繁栄を確保するだけでなく、アリの巣の周囲の環境を改善するのにも役立ちます。

研究者たちは、ハキリアリの巣の近くと遠くの環境を比較することで、巣の近くの土壌の方が肥沃で、近くの植物群落の成長パラメータ（植物の半径、植物の高さ、根茎のバイオマスなど）が優れていることを発見しました。ハキリアリが周囲の土壌や植物を改善できるのは、キノコ栽培で発生する大量の廃棄物や老廃物が食物連鎖に再び入り込み、栄養分の循環を促進するためである。

では、ハキリアリは廃棄物をどのように処理するのでしょうか?一般的には、2つの方法があります。1つは、働きアリに排泄物を巣の外に運ばせる方法（この方法は外部投棄と呼ばれます）で、ハーブや小木など根が浅い植物の成長に有益です。もう一つの方法は、アリの巣の奥深くにある貯蔵室に廃棄物を蓄積する方法（内部廃棄と呼ばれる）で、根が深く張った大きな木に有効です。

巣の入り口で忙しく物を運ぶハキリアリの働きアリ（写真提供：alexanderwild.com）

キノコの廃棄物も宝物です（写真提供：dirtyclassroom.com）

共生菌：私を無料で食べることはできない

「アリの農場」では、ハキリアリと菌類の関係は単なる食用関係ではなく、相互に利益のある共生関係です。生態学において、アリが関与する最も典型的な共生関係は「アリがアブラムシを捕食する」というものです。アリはアブラムシを捕食する過程で、アブラムシの甘露を食料として得ます。一方、アブラムシは天敵を追い払うことができるアリのボディーガードを獲得します。

菌類とハキリアリの共生関係についても同様です。ハキリアリは共生菌類から安定した食料源を得ると同時に、ボディーガードとしての役割も果たします。

しかし、ハキリアリが追い払わなければならない天敵は、共生菌と競合する菌類です。前述の培養培地を作ることができる小型の働きアリは、共生菌の世話をする際に、他の野生菌の胞子を拾い出して除去するという追加の仕事をしています。さらに、ハキリアリ自身も、有害な菌類の増殖を抑制するための抗体物質を分泌します（これは二足動物が農作業で行っている除草作業と同じではないでしょうか）。

農家とボディーガードを同時にするのはとても疲れます！ (画像出典: kqed.org)

ハキリアリとの長い共進化を経て、菌類の生活史も変化しました。菌類は一般に子実体（キノコなど）と胞子を通じて繁殖し、広がりますが、ハキリアリが培養する共生菌は例外です。これらの共生菌は、ハキリアリが繁殖と拡散の唯一の媒体となったため、子実体や胞子を生成する必要がなくなりました。

ハキリアリと共生菌は互いに「出会い」、互いに依存し合っています。若い女王アリでさえ、巣を分割して新しいアリの巣を耕作して独自の新しい家族を設立するときに、元の家族から菌類を持ち帰ります。

では、「アリの農場」の数千万年の歴史の中で、共生菌を栽培したのはハキリアリだったのか、それとも共生菌がハキリアリを栽培したのか？

参考文献:

[1] Farji-Brener、AG、Werenkraut。ハキリアリの巣が土壌の肥沃度と植物の生育に与える影響に関するメタ分析[J]。生態昆虫学、2015、40(2):150-158。

[2] Bollazzi M、Roces F. 造るか造らないか：循環する乾燥空気がハキリアリAcromyrmex ambiguusの気候制御のために集団建造を組織する[J]。動物行動学、2007年、74(Pt5):1349-1355。

[3] ポールセン M、ヒューズ WOH、ブームズマ JJ。昆虫病原菌Aspergillus nomiusに対するAcromyrmex echinatiorハキリアリカーストの差別的耐性と抗生物質生産の重要性[J]。 Insectes Sociaux、2006、53(3):349-355。

[4] Mueller UG、Gerardo N. 菌類栽培昆虫：多様な起源と多様な進化の歴史[J]。米国科学アカデミー紀要、2002年、99(24):p.15247-15249。

[5] www.smithsonianmag.com/science-nature/how-ants-became-worlds-best-fungus-farmers-180962871/

[6] www.sciencenews.org/article/insects-ants-extreme-farming-methods-offer-good-bad-lessons