逃げるアリの対称性の破れ
逃走中のアリの対称性の破れは、等距離に2つの出口を持つセルにアリを閉じ込め、虫除け剤を散布した際に観察される群集行動現象です。アリは逃走を試みる際に、より多くの出口に群がる傾向があり（つまり、逃走行動に対称性の破れが生じます）、その結果、避難効率が低下します。
説明
この現象は、働きアリが円形のセル内にガラスのカバーで囲まれ、2 次元的にしか移動できない (つまり、アリが互いの上を通り抜けられない) 実験で発生します。セルには、中心に対して対称的な位置にある 2 つの出口があります。実験は 2 つの異なる試行セットで構成されていました。最初の試行セットでは、両方の出口が同時に開かれ、アリが脱出しました。30 回繰り返した後、一方のドアがもう一方のドアよりも 13.666% 多く使用されました。2 番目の試行セットでは、構成は同じですが、ドアを開く数秒前に、ガラスのカバーの小さな穴からセルの中央に 50 μL の 虫よけ剤を注入しました。30 回繰り返した後、一方のドアがもう一方のドアよりも 38.3% 多く使用されました。
歴史
パニックに陥った人間が2つの同等の出口がある部屋から逃げるときに対称性が破れる現象を予測した以前のコンピューターシミュレーションに触発され、E.アルトシュラー率いる研究チームは上記の2つの実験を行い、虫除け剤の存在下でのハキリアリAtta insularにおける対称性の破れ効果を明らかにしました。 [ 1 ]
耿麗（Geng Li）率いる別の研究チームは、アリの群れの密度が対称性の破れに及ぼす影響を調査した。彼らはアカヒアリを用いて、アリの数を変えながら実験を繰り返した。その結果、アリの密度が低いときには対称性の破れは大きいが、ある一定の密度を超えると減少することが示された。つまり、密度が低いときにはアリの群れは集団的な逃走行動を示すのに対し、密度が高いときにはランダム粒子のような行動を示す。[ 2 ]
説明
一般的な考え方は、虫除け剤を注入する行為がアリの群れ行動を誘発するというものです。アリが「パニック」状態にあるとき、互いに追従する強い傾向が現れます。その結果、システム内のランダムな変動によって局所的に大量のアリが2つのドアのうちの1つに到達しようとすると、アリは多数派の方向に従う傾向があるため、その変動は増幅され、結果としてそのドアは混雑します。
アルトシュラーと共同研究者たちは、ヘルビングら[ 3 ]が以前に提唱した理論モデルの簡略版を用いて、アリを対象に行った対称性の破れに関する実験をヒトでも再現することに成功した。このモデルは、歩行者は近隣の個体の運動方向を大まかに追従する傾向があり（「ヴィチェクの法則」[ 4 ]）、いわゆる「パニックパラメータ」が増加すると、このような群集行動が増加するという事実に基づいている。アリの場合、パニックパラメータは忌避剤が使用されていない場合は低く、忌避剤が使用されている場合は高くなると想定されている。
ストレスを受けたアリによる警報フェロモンの沈着に基づく、より「生物学的に合理的な」モデルも対称性の破れの現象を再現し、細胞内のアリの異なる濃度に対する実験結果も予測できるという利点がある。[ 2 ]フェロモンメカニズムは、以前のモデルと重要な要素を共有している。つまり、ストレスを受けたアリは「群衆に従う」傾向がある。
参考文献
- ^ E. Altshuler ; et al. (2005). 「逃走中のアリにおける対称性の破れ」. American Naturalist . 166 (6): 643– 649. doi : 10.1086/498139 . JSTOR 498139. PMID 16475081. S2CID 7250726 .
- ^ a b Li, G.; Huan, D.; Roehner, B.; Xu, YJ; Zeng, L.; Di, Z.; Han, ZG (2014). 「逃走中のアリにおける密度対称性の破れ：実験と警報フェロモンモデル」 . PLOS ONE . 9 (12) 0114517. Bibcode : 2014PLoSO...9k4517L . doi : 10.1371 /journal.pone.0114517 . PMC 4281238. PMID 25551611 .
- ^ D. Helbing.; et al. (2000). 「逃避パニックの動的特徴のシミュレーション」. Nature . 407 (6803): 487–90 . arXiv : cond-mat/0009448 . Bibcode : 2000Natur.407..487H . doi : 10.1038 /35035023 . PMID 11028994. S2CID 310346 .
- ^ T. Vicsek; et al. (1995). 「自己駆動粒子系における新しいタイプの相転移」. Phys. Rev. Lett . 75 (6): 1226– 1229. arXiv : cond-mat/0611743 . Bibcode : 1995PhRvL..75.1226V . doi : 10.1103 /PhysRevLett.75.1226 . PMID 10060237. S2CID 15918052 .
