蛾が炎に飛び込むのは、光への憧れなのか、それとも無謀な愛の追求なのか？

「製薬工場の上空に謎の物体が現れました。棒のような形をしており、高速で飛行していました。この奇妙な現象は空を飛ぶ竜なのでしょうか、それとも別の種類のUFO、つまり空飛ぶ棒なのでしょうか？」

2013年6月、「サイエンス・アプローチ」番組チームは「空飛ぶ棒の謎」という番組を放送しました。冒頭の伏線から、誰もが何か不思議な「UFO」だと思ったが、結局それは...カメラに引き寄せられた蛾だった。

画像出典: CCTV ビデオのスクリーンショット

カメラのシャッタースピードが比較的遅く、蛾の飛行速度が比較的速いため、監視カメラの映像では蛾が空飛ぶ棒のように見えます。

しかし、これは蛾に対する皆の印象を改めて裏付けるものと思われます。蛾は光源を特に好むのです。では、なぜ光源は蛾にとって「致命的な魅力」を持つのでしょうか?

明かりを月と間違える

蛾といえば、「蛾が火に飛び込む」という慣用句を思い浮かべる人も多いでしょう。蛾が火に飛び込むというイメージは、多くの古典や詩に反映されています。

例えば、『西遊記』第 27 章で、唐僧は次のように言っています。「床を掃くとき、蟻の命を傷つけるのが怖くて、ランプの中の蛾をガーゼで守る。」唐の詩「門の後ろ」には「灯火は蛾の影を集め、窓のピンは雪の跡を吹き飛ばす」とある。一部の文人や詩人にとっても、火に飛び込む蛾は光を追い求めるポジティブなエネルギーの象徴となっています。

蛾から炎へ、画像出典: blogs.brandeis.edu

しかし、文学や芸術の技法とは別に、利益を求め、害を避けるのが生き物の本性であり、火は生き物にとって間違いなく危険であるということを知る必要があります。蛾は本当にいわゆる光のために命を捨てるのでしょうか？

答えは明らかにノーです。

科学者たちは蛾がなぜ火に飛び込むのかをまだ解明していないが、蛾が光に引き寄せられる理由については多くの考えられる説明を発見している。これらの中で最もよく知られているのは、おそらく「月光航行仮説」でしょう。

1930年代、ドイツの昆虫学者フォン・ブッデンブロックは、夜行性の動物である蛾は、夜間に飛ぶときに方向を定めたり移動したりするのに月を頼りにしているのではないかと提唱しました。

画像出典：参考文献[1]

これは理解するのが難しくありません。なぜなら、月は地球から非常に遠く離れており、非常に遠い光源とみなすことができるからです。月の光が地球に当たるとき、それは平行光とみなすことができます。蛾が月光に対して一定の角度（上の図のθなど）で飛んでいる限り、まっすぐに前進し続けることができます。

ただし、このナビゲーション ソリューションでは、ろうそくの光や街灯など、比較的近い点光源に直面したときに、特定の問題が発生します。

距離が非常に近いため、光源からの光は放射状に全方向に広がります。このとき蛾がまだ一定の角度で飛んでいると、その飛行軌道は光源に向かって曲がり、最終的には旋回姿勢で光源に近づき、街灯にぶつかるか、焼死することになります。

画像出典：参考文献[1]

数学的論理に従ったこのような素晴らしい説明は、提案されるとすぐに広く認知されました。この仮説が本当に信頼できるものであることを証明するために、科学者たちは再び一連の実験を行った。

1978年、英国マンチェスター大学のロビン・ベイカーらがネイチャー誌に研究論文を発表しました。この研究では、独創的なデザインを通じて蛾の飛行経路を記録しました。

研究計画では、月が隠れていないときは蛾は確かに一直線に飛ぶことができたが、月が隠れていたり蛾の目が覆われていたりすると、一直線に飛ぶことができなかった。

光が蛾に与える影響をさらに調査した結果、光が存在する場合、蛾は光の位置に基づいて飛行軌道を変えることが分かりました。それだけでなく、光源の高さや大きさも蛾に重要な影響を与えます。光源が高いほど、遠くから蛾が簡単に引き寄せられます。

上記の実験から、光源が蛾に与える影響を見ることは難しくありませんが、蛾が火に飛び込む理由が光を月と間違えたためであるかどうかについては、学界でコンセンサスが得られていません。少なくとも、蛾が火に飛び込むのも愛情によるものだと信じる科学者もいる。

パートナーを愛するよりも光を追いかけるのが好きですか?

ファーブルは著書『昆虫生活』の中で、次のような興味深い現象を記録しています。メスの蛾とろうそくの明かりを同じ部屋に置くと、ほとんどのオスの蛾はメスの存在を無視して、ろうそくの明かりに向かって飛んでいき、蛾が火に飛び込むという物語を再現します。

ご存知のとおり、オスの蛾の生涯における最優先事項は、メスと交尾して子孫を残すことです。なぜオスの蛾は光源とメスの性フェロモンの間でそのような選択をするのでしょうか?

蛾の交尾、画像出典: inaturalist.org

月明かりの下で移動する雄の蛾の究極の目的が交尾相手となる雌を見つけることであるならば、雌が目の前にいるのに雄が光に向かって進む行動は、「月明かりによる航行仮説」では確かに説明が難しい。

この点に関して、一部の科学者は、雄の蛾の目には光源が雌の蛾と誤認され、この雌の蛾が雄の蛾にとってより魅力的であると考えている。

これは不可能ではありません。 1970 年代に、フィリップ・キャラハンは、蛾にとって光源が魅力的であるという「赤外線仮説」を提唱しました。

彼の見解は、メスの蛾の性フェロモンが空気中の紫外線の影響を受け、興奮状態になって赤外線を発し、それをオスの蛾が受け取るというものである。光も同様の波長の赤外線を放射しますが、光源から放射される赤外線はより強力です。オスの蛾にとって、これはスーパーメスの蛾のようなもので、当然群れをなして集まってきます。

この仮説は蛾が火に飛び込む現象を完全には説明できないが、結局のところ、メスの蛾も光を見ると近づくため、この可能性を完全に排除することはできない。

蛾の中には、光走性において性差を持つ種が実際に多く存在します。例えば、光を使ってマイマイガを誘引すると、科学者たちは光に引き寄せられた雄の蛾の数が雌の蛾の数をはるかに上回ることを発見した。この現象は多くの蛾の種で発見されています。

画像出典：参考文献[3]

蛾が火の中に飛び込むのは、ナビゲーション システムの故障によるものか、「想像上の雌」に引き寄せられたためかに関わらず、蛾の走光性は死を求めるためではなく、進化の過程で蛾が形成した本能に人間の発明が影響を与えたためであることは言及する価値がある。

しかし、時が経つにつれ、進化の力がこれらすべてを静かに変えつつあるようです。

光害下での進化行動

別の質問について考えてみましょう。人工光が蛾に与える影響が蛾の進化につながるのであれば、都市部の蛾と、ほとんどの時間暗い空の下で暮らす田舎の蛾は、人工光に直面したときに異なる行動をとるのでしょうか?

ほとんどの人が肯定的な答えを出すと信じています。

同じ疑問を念頭に、2人の生物学者が、現代の人工照明が蛾の進化に及ぼす可能性のある影響を探る研究を行った。この研究は2016年にBiology Letters誌に掲載された。

この研究のために、科学者たちは1,048匹のオコジョの飛行行動を照明下でテストした。彼らはさまざまな地域から蛾の幼虫を採集したが、そのうち320匹は農村地域から、728匹は光害地域から捕獲された。幼虫は成虫になるまで、1日あたり16時間明期、8時間暗期の環境で実験室で飼育されました。

テンガ、画像出典：参考文献[4]

羽化後2～3日経って、片側に蛍光灯を取り付けた飛行ケージに入れられ、光源下での飛行行動が観察されました。結果は、光害地域の光源は農村地域の光源よりも蛾にとって著しく魅力が低いことを示した。

全体的に、光害地域の蛾は、田舎地域の蛾に比べて光源に向かう飛翔行動が 30 パーセント少なく、これは、予想通り、この種が光害に対応して人工光から離れて進化したことを示しているようだ。

こう理解することができます。ある食べ物がどれだけ好きでも、食べ過ぎるともう食べたくなくなるのです。同様に、光害地域に生息するこれらの蛾は、光源に長時間さらされているため、成長しても光源に対してそれほど敏感ではありません。

研究者たちは、この変化によって都市部の蛾の繁殖成功率が向上するはずだと考えている。結局のところ、これまでの研究から、光源は蛾にとってあまり魅力的ではなく、蛾のもう半分への注意が相対的に高まると結論付けることができます。

しかし研究者たちは、この成功には代償が伴うとも考えている。光を避けるために蛾は飛ぶ回数が減り、その結果花の受粉が減るかもしれないし、クモやコウモリは餌となる蛾を十分に得られなくなるかもしれないのだ。

しかし、火事で死なない限り、蛾と何の関係があるのでしょうか?

参考文献

[1] AAA モハメド、YS モハメド、AA エル・ガーファリー、AM ヘメイダ (2017)。蛾の群れアルゴリズムを使用した最適な電力フロー。電力システム研究、142、190-206。

[2] Baker, RR、Sadovy, Y. (1978)。蛾の光トラップ反応の距離と性質。ネイチャー、276(5690)、818-821。

[3] チェン・ウェンジエ、鄭暁林、王潘、雷朝良、王小平。 （2011年）。昆虫の光屈性における性差とその影響要因[J]。中国応用生態学ジャーナル。 22(12)、3351-3357。

[4] Altermatt, F.、Ebert, D. (2016)。長期にわたる都市の光害にさらされた蛾の個体群の光への飛翔行動の減少。生物学レターズ、12(4)、20160111。

この記事は、EVEE（北京大学生命科学学院）が制作し、中国科学普及博覧会が監修した中国科学普及協会によって作成されました。