アリが、その複雑な社会生活のほぼすべてを「匂い」に頼って営んでいることをご存知でしょうか。私たちヒトが視覚や言語を使うように、アリは匂いを使って仲間とコミュニケーションをとり、道を見つけます。しかし、彼らの嗅覚システムには大きな謎がありました。アリは、理論上は信号の「混線」を起こしかねない、何百ものよく似た匂い受容体遺伝子を持っています。彼らはどうやって、この最も重要な感覚システムを混乱なく、秩序立って処理しているのでしょうか？
この長年の謎を解き明かす、分子レベルの「セーフガード（安全装置）」が、ロックフェラー大学の研究によって最近発見されました。
ロックフェラー大学のダニエル・クロナウアー博士（Daniel Kronauer, PhD）の研究室は最近、この嗅覚の混乱を防ぐ分子的セーフガードを発見しました。それは、各ニューロンが確実に1つの受容体のみを活性化させる遺伝子調節の一形態です。この研究は、関連する遺伝子の大規模なクラスターを制御するための、これまで知られていなかった戦略を明らかにしました。
ロックフェラー・ニュースは、社会進化・行動研究室（Laboratory of Social Evolution and Behavior）の室長であるクロナウアー博士、そして大学院生のジアコモ・グロッツァー氏（Giacomo Glotzer）とダニエル・パストール氏（Daniel Pastor）に、この発見が昆虫の嗅覚における遺伝子調節の理解をどのように変えるのか、そして遺伝子と行動を結びつける探求において、最終的に私たちをどこへ導くのかについて尋ねました。
―― なぜ研究室では、アリの嗅覚の研究に関心を持っているのですか？
ダニエル・クロナウアー博士： 動物の社会はコミュニケーションの上に成り立っています。ヒトは表情や話し言葉、書き言葉でコミュニケーションをとります。私たちの脳には、顔を見たときに特に反応する領域や、話し言葉を処理・生成する領域があります。
一方、社会性昆虫は主にフェロモンを介してコミュニケーションをとります。彼らは「化学的な言語」を持っているのです。だからこそ、例えばアリは脳内に巨大な嗅覚中枢を持っています。
私たちの新しい研究で、アリの嗅覚の中心にある新しい形態の遺伝子調節を発見しました。これは、アリの脳が化学的シグナルをどのように処理し、ひいてはアリがどのようにコミュニケーションをとっているかを理解するための一歩となります。（このオープンアクセスの研究は、2025年9月19日に「カレント・バイオロジー（Currrent Biology）」誌に掲載され、「Transcriptional Interference Gates Monogenic Odorant Receptor Expression in Ants（転写干渉がアリの単一遺伝子性匂い受容体発현を制御する）」と題されています。）
―― なぜ、これらの現象を特にアリで研究することが重要だったのでしょうか？
DK（クロナウアー）博士： 研究者たちは何十年もショウジョウバエを研究してきており、その遺伝学や神経生物学に関する膨大な情報があります。しかし、私たちの研究が示すように、もしアリのような従来のモデル生物とは異なる種に焦点を移せば、その生物学に関する新しいことを発見できるだけでなく、従来のモデルシステムには存在しない、新しく基本的な分子的現象を発見することもできます。
アリで異なる形態の遺伝子調節を観察した今、私たちはこのアリのメカニズムが、実は昆虫全体でより広く使われているのではないかと考えています。まだ分かりませんが、ショウジョウバエの方がむしろ例外的な存在（odd ones out）である可能性もあるのです！
―― 匂い受容体とニューロンの関係性を解明する上で、次のステップは何ですか？
ジアコモ・グロッツァー氏： 私たちの論文は、アリが単一の匂い受容体の発現をいかにして固定（lock in）するかを説明するのに役立ちましたが、そもそも各細胞がどの受容体を発現するかをどのように選択しているのかは、まだ理解していません。この次のパズルを解くことが、私たちの最優先事項の一つです。
まず、触角の各区画の細胞が、個体間で常に同じ受容体を発現しているかどうかを調べたいと考えています。次に、受容体選択における分子的制約を探求したいと思っています。最後に、新しい受容体が進化したときに、ニューロンと受容体のマッピング（対応関係）がどのように反応するかをテストすることを目指しています。
これらのアプローチは、アリがなぜこれほどの「匂いのスペシャリスト」であるのかを解明する手がかりになるかもしれません。
―― このような研究は、遺伝子と行動の関係をより深く理解するために、どのように役立ちますか？
ダニエル・パストール氏： 私にとって、末梢神経系は行動について考え始める上で非常に魅力的で豊かな場所です。嗅覚ニューロンは、アリが自分の世界を理解し、それに応じて行動するための「入力」を提供します。したがって、その発達、受容体のアイデンティティ、同調性、そして脳への神経支配を理解することによって、私たちはアリが見ている「化学的な景色」を理解し始めることができます。
医学において心と脳の理解を橋渡ししているように、私たちもいつの日か、嗅覚ニューロンによって捉えられたこれらのシグナルが、アリのコロニーにとって不可欠な社会的行動にどのようにつながっていくのか、その点と点を結びつけたいと願っています。
（左から）ロックフェラー研究所の研究者であるダニエル・クロナウアー博士、ジャコモ・グロッツァー、P・ダニエル・H・パストールは、嗅覚ニューロンの発現におけるユニークなメカニズムを解明した。(Credit: Lori Chertoff)
