夜空を覆い尽くす数千、数万のコウモリの群れ。洞窟から一斉に飛び立つその様は壮観ですが、なぜあれほどの密集状態で互いに衝突しないのでしょうか？この長年の謎は、科学者たちにとって「カクテルパーティーナイトメア」――騒がしい中で特定の声を聞き取れない状況――にも似た難問でした。しかし、最新の研究が、コウモリたちが音の洪水の中で巧みに進路を見つけ出し、衝突を回避する驚くべき戦略を明らかにしました。彼らが夜空を安全に飛び回るための、洗練された「空の交通ルール」に迫ります。
アヤ・ゴールドシュタイン氏（Aya Goldshtein）、オメル・マザール氏（Omer Mazar）、そしてヨッシー・ヨーベル氏（Yossi Yovel）は、コウモリの洞窟の外で幾夜も過ごしてきました。それでも、数千匹のコウモリが洞窟から噴き出し、夜の闇へと羽ばたいていく光景、時には液体のように見えるほどの高密度で飛び交う様に、科学者たちは毎回驚嘆させられます。しかし最近まで、コウモリ生物学者たちは、彼らが見ていなかったことによってさらに困惑していました。「コウモリは互いに衝突しません」と、マックス・プランク動物行動研究所のゴールドシュタイン氏は言います。「時には数十万匹のコウモリがすべて小さな開口部から飛び出すコロニーでさえもです。」
「悪夢の」カクテルパーティー
コウモリが採餌のために洞窟から押し出すように飛び出す際、毎晩どのようにして致命的な衝突を避けているのかは、科学的な謎でした。多くのコウモリは主に反響定位（エコーロケーション）によって世界を認識しています。彼らはコールを発し、反射したエコーを聞くことで、周囲の状況を「見る」ことができるのです。しかし、多くのコウモリが同時に反響定位を行うと、例えばコロニー全体が数分のうちに洞窟から出現するような場合、他のコウモリのコールが、彼らが必要とする重要な反響情報をかき消してしまうはずです。科学者たちはこの音響情報の損失を「ジャミング」と呼び、そのためにコウモリは衝突するはずだと考えていました。
それにもかかわらず、洞窟の外での空中衝突は非常に稀で、「目撃するとほとんど興奮するほどです」とゴールドシュタイン氏は言います。
何十年もの間、科学者たちは、周囲の雑談が聞くべき声をかき消してしまうこの「カクテルパーティーナイトメア」をコウモリがどのように解決しているのかを解明しようとしてきました。例えば、彼らはコウモリがグループでどのように反響定位を行うかを調べました。実験室では、科学者たちは小さなグループの個々のコウモリがそれぞれわずかに異なる周波数で反響定位することを観察し、これは理論的にはジャミングを減少させるはずだと考えました。これが解決策だったのでしょうか？
ヨーベル氏は、これらのような過去の研究は重要な足がかりではあるものの、決定的な欠落部分のためにカクテルパーティーの謎に対する説得力のある答えを提供するには至らなかったと述べています。「出現中の個々のコウモリの視点からこの状況を見た人はいませんでした。行動を研究せずに、どうすればその行動を理解できるでしょうか？」
コウモリの洞窟に足を踏み入れる
初めて、ゴールドシュタイン氏と共同研究者たちは、夕暮れ時に洞窟から出現する野生のコウモリからデータを収集しました。彼らは、ラン・ナタン氏（Ran Nathan）とシヴァン・トレド氏（Sivan Toledo）によって開発された高解像度追跡、超音波記録、そしてセンサー運動コンピューターモデリングを組み合わせました。これらすべてにより、研究者たちは、動物たちが洞窟の開口部から押し出され、景色の中を採餌のために飛んでいく際の、コウモリの感覚世界に足を踏み入れることができました。
テルアビブ大学の科学者が率いるチームは、イスラエルのフーラ渓谷でオオマウスオコウモリを研究しました。2年間にわたり、彼らは数十匹のコウモリに、毎秒コウモリの位置を記録する軽量トラッカーを取り付けました。これらのタグの一部には、個々のコウモリの視点からの聴覚シーンを記録する超音波マイクも含まれていました。毎年、コウモリにタグが付けられた同じ夜にデータが収集されました。
注意点として、タグ付けされたコウモリは洞窟の外で、出現中のコロニーの中に放たれたため、密度が最も高い洞窟の開口部での実際のデータは欠落していました。チームは、オメル・マザール氏が開発し、出現をシミュレートした計算モデルでこのギャップを埋めました。このモデルは、トラッカーとマイクによって収集されたデータを取り入れ、洞窟の入り口から始まり、コウモリが谷間を2キロメートル飛んだ後で終わる完全な行動シーケンスを再現しました。「このシミュレーションにより、出現中にコウモリがこの複雑なタスクをどのように解決するかという私たちの仮定を検証することができます」とマザール氏は言います。
音響的ジレンマの回避
そして現れた光景は注目すべきものでした。洞窟を出る際、コウモリはコールの不協和音を経験し、反響定位の94パーセントがジャミングされていました。しかし、洞窟を出てから5秒以内に、コウモリは反響定位のジャミングを大幅に減少させました。彼らはまた、2つの重要な行動変化を示しました。第一に、グループ構造を維持しながら密集したコロニーの中心から扇状に広がりました。第二に、より高い周波数でより短く弱いコールを発しました。
研究者たちは、コウモリが洞窟から素早く分散することでジャミングを減少させるだろうと推測していました。しかし、なぜコウモリは反響定位をより高い周波数に変更したのでしょうか？より多くのコールはジャミングの問題を増大させ、したがって衝突リスクを高めるだけではないでしょうか？その結果を理解するために、著者たちはコウモリの視点からその場面にアプローチする必要がありました。
マザール氏は言います。「あなたが雑然とした空間を飛んでいるコウモリだと想像してみてください。あなたが知る必要がある最も重要な物体は、すぐ前にいるコウモリです。ですから、そのコウモリについてのみ最も詳細な情報を与えるような方法で反響定位を行うべきです。確かに、ジャミングのために利用可能な情報のほとんどを見逃すかもしれませんが、そのコウモリに衝突するのを避けるのに十分な詳細さえあれば問題ありません。」
言い換えれば、コウモリは近隣の仲間に関する詳細な情報を得るために反響定位の方法を変えるのです。この戦略が、最終的に彼らが巧みに操縦し衝突を回避するのに役立っています。
著者たちは、コウモリがカクテルパーティーのジレンマを解決する方法に関するこの予期せぬ結果は、関連するタスクを実行している際の自然環境下でコウモリを研究することによって可能になったと強調しています。「過去の理論的および実験室での研究は、私たちに可能性を想像させてくれました」とゴールドシュタイン氏は言います。「しかし、動物の立場にできるだけ身を置くことによってのみ、彼らが直面する課題とそれを解決するために何をするのかを理解することができるのです。」
このオープンアクセス論文は、2025年3月31日に『PNAS』に掲載され、タイトルは「Onboard Recordings Reveal How Bats Maneuver Under Severe Acoustic Interference（搭載型記録装置はコウモリが深刻な音響干渉下でどのように巧みに動くかを明らかにする）」です。
