1億7900万年前に分岐したミツバチとクロスズメバチだが、全く同じ手法で巣の欠陥を克服していた

　ミツバチと社会性カリバチ（クロスズメバチ）は、同じハチでも1億7900万年も前に袂をわかったかなり遠い親戚だ。だから、そのハチの巣の材料も構造もかなり違う。

　ところが詳しく見てみると、完全に別物であるようで、重要なポイントではまったく同じ建築手法を編み出していたことがわかるという。

　神戸大学の佐賀達矢氏らが参加した研究チームは、その謎を解くべくミツバチとクロスズメバチの巣を比べてみた。

　すると、進化の歴史は異なっていても、巣の欠陥と考えられていた異なる大きさの六角形を１つの巣盤の上に並べる問題を、それぞれ独自に全く同じ方法で解決していたのだ。

　どちらも同様に、非六角形の部屋を組み合わせたり、六角形の大きさを調整したのである。

　その結果を『PLOS Biology』（2023年7月27日付）で報告している。

違う進化を遂げたミツバチとクロスズメバチに共通の問題解決策

　ミツバチと社会性カリバチ（クロスズメバチ）が祖先種から分岐したのは1億7900万年も前で、同じハチでもかなりの遠縁だ。だからその巣もかなり違う。

　まず素材が別物だ。ミツバチはロウで巣を作るが、クロスズメバチは紙（パルプ）で巣を作る。

　構造だって違う。ミツバチの巣は小さな六角形の部屋を縦に並べるように作るが、クロスズメバチは水平に広がるように部屋を並べる。

　大昔に別々の道を歩き出した両者は、それぞれが独自に巣作りを進化させた。それなのに、どちらも六角形の部屋（ハニカム構造）を並べるという点ではまったく同じだ。

　これは進化の素晴らしさを物語る偶然でもある。なぜならハニカム構造は、最小限の材料で強度と貯蔵面積を最大化するには理想的な形であるからだ。

　ミツバチとクロスズメバチは、それぞれが独自にこの最適解にたどり着いたのだ。 左）シダクロスズメバチ、右）ミツバチ / image credit:左）神戸大学 佐賀達矢氏提供、右）pixaboy

ハニカム構造の巣の欠陥を同じ方法で解決した両者

　だが、このハニカム構造を採用したために、ミツバチとクロスズメバチはとある難題にぶち当たることになった。それが「ハニカム構造に起因するタイル張り問題」だ。

　ミツバチとクロスズメバチは、子供の身分によって用意する部屋のサイズを変える習性がある。

　働きバチの幼虫が育つ部屋は小さい。一方、次世代の女王とオスの幼虫、つまり子作りを担うハチたちには大きな部屋を与える。

　すると、大きさの異なる2種類の部屋をどうにかして並べねばならない。

　中には女王バチの部屋が働きバチのものより2.7倍も大きい種もある。これを六角形だけで効率的に並べるのは、かなりの難題だ。

　そこで今回の研究チームは、ハチ10種を観察して彼がどうやってこの問題に対処しているのか探ってみた。

　そして驚くべきことに、ここでもまたミツバチとクロスズメバチが同じ解決法にたどり着いていたことがわかったのである。

イレギュラーな部屋で数学的に正しく対応

　両方のハチたちが考案した打開策は、六角形の部屋のほかに、五角形と七角形のイレギュラーな形状の部屋を用意するというもの。

　それは一貫してペアで作られ、働きバチの部屋には五角形の部屋が、女王バチの部屋には七角形の部屋が組み合わされていた。

　この打開策は、大きさの違う部屋を作るミツバチとクロスズメバチ全種に共通していたという。

　それだけはない。彼らの巣作りは、数学的にも整然としたものであるようだ。

　研究チームが数理モデルで、部屋の大きさの差から、六角形以外の部屋をいくつ使うべきか予測してみたところ、ハチたちはまさにその通りの巣作りをしていたのだ。

　ミツバチとクロスズメバチは、1億7900万年という悠久の時間を別々に進化してきた生き物だ。それなのに、それぞれ独自に同じハニカム構造を考案し、それによるタイル張り問題にまったく同じ方法で対処した。 ミツバチの巣の一部（左）と 2種のスズメバチの画像（中央と右）の巣には、六角形の部屋の間に五角形と七角形のイレギュラーな形状の部屋（強調表示）が作られていた。 / image credit:M.L. Smith et al/PLOS Biology 2023

進化の驚くべき合理性

　これはまさに、進化の驚くべき合理性と言えるのではないだろうか？

　またこれは、中央集権的なコントロールのない集団システムが、いかにして柔軟な巣作りをするのかを示した事例でもある。

　1つの構造物として完成されたハチの巣だが、それはたった1匹の建築家が設計したものではなく、何百、何千ものハチたちによって築き上げられた合作なのである。

References:Bees and wasps use the same architectural sol | EurekAlert! / Bees and wasps independently invent the same architectural tricks / How geometry solves architectural problems for bees and wasps / written by hiroching / edited by / parumo
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