アリはどう動き回るのか? 物理学で迫る探索の仕組み

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2026-08-03 沖縄科学技術大学院大学

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の研究チームは、外来種アシナガキアリの探索行動を物理学に基づいて解析し、個体の移動を再現・予測できる確率論的モデルを開発した。沖縄県内で採集した100匹以上のアリを実験室で1匹ずつ観察し、ニューラルネットワークで体の位置を追跡して移動軌跡を取得した。そのデータをもとに、細菌の運動や拡散過程の解析に用いられる確率論的モデリングを応用し、不規則な移動を統計的に表現するモデルを構築した。このモデルは実際の移動パターンを高精度に再現するとともに、新しい環境での探索行動も予測できる。今後は餌や捕食者、障害物など外部環境が行動に及ぼす影響や、生物間相互作用の解析への応用が期待されるほか、アリだけでなく他の動物の採餌・探索行動の研究にも展開可能である。成果は動物行動を物理学的視点から理解する新たな基盤となる。

アリはどう動き回るのか? 物理学で迫る探索の仕組み
© ジャック・フェザストーン

<関連情報>

実験室実験における長脚アリA. gracilipesの運動の確率モデル化 Stochastic modeling of long-legged ant A. gracilipes locomotion in laboratory experiments

Jack Featherstone,Anouk Béraud,Meta Virant-Doberlet,Antonio Celani,Mahesh M. Bandi
PLOS Computational Biology  Published: August 6, 2026
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1014069

Abstract

Stochastic modeling of movement behavior provides a valuable way to understand how complex motion can be generated from relatively simple building blocks. Ants demonstrate sophisticated social behavior ranging from foraging to nest relocation; while emphasis is often placed on the communication methods used to synchronize individuals, the movement paradigms of those individuals are of tantamount importance. Here, we apply a stochastic modeling approach to better understand the movement of isolated long-legged ants (A. gracilipes), informed by extensive laboratory tracking experiments. We find that a combination of active Brownian and run-and-tumble models reproduces the trajectory statistics observed in experiments, both qualitatively and quantitatively. We identify reproducible probability distributions for the turn angles, run times, and waiting times across specimens, and find good agreement between analytical predictions and quantities empirically measured from the trajectories. Having such a model allows for a better understanding and predictions of movement ecology from both simulations and analytics, and even can give insight into the underlying generative mechanisms of motion and the ants’ sensory systems.

生物環境工学
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