トッケイヤモリは見逃すのが難しい。ヤモリとしては大型で、主に日没後に活動し、アジアの一部に原産する。また、鳥ではないのに意図的に音を発するという、小さく珍しいグループにも属している。その声を使って潜在的な配偶者を引き寄せ、縄張りを主張し、苦痛を伝える。
そうした音の中で最も特徴的なのは、この種に擬音語的な評判を与えている大きな二部構成の鳴き声で、聞き手によって「ゲッコー」や「トッケイ」と書き表されることが多い。その大きな音の爆発が来る前に、鳴いているオスは通常、より静かな一連のガラガラ音を奏でる。生物学者の関心を引いてきたのは、これらの動物が置かれた音響環境に応じて鳴き声の形を変えられることだ。より騒がしい環境では、オスは大きな二部構成の鳴き声をより多く発し、より長く保持するように見える。ヤモリが呼吸の必要を抱えながら、どのようにしてより長い鳴き声を持続させるのかは、未解決の問いとして残っていた。南デンマーク大学の研究チームが詳しく調べるまでは。
騒がしい世界における発声の可塑性
この新しい調査の出発点は、二つの観察の間の不一致だった。一方で、オスのトッケイヤモリは長い間、発声が硬直的でほとんど固定されていると考えられていた。他方で、行動学的証拠は彼らが決して柔軟性に欠けるわけではないことを示唆していた。騒がしい条件下では、より長く大きな鳴き声のタイプへと切り替えるのであり、これは鳥類や哺乳類でより一般的に記録される発声の可塑性の一形態である。
しかし、その柔軟性には厳しい限界があるようだ。より長い鳴き声には、肺から出ていくより長く途切れない空気の流れが必要であり、つまり呼吸はヤモリが単一の発声をどこまで押し進められるかに対するもっともらしい制約となる。デンマークのチームはまさにその考えを検証しようとしたと、彼らがProceedings of the Royal Society B: Biological Sciencesに発表した論文で述べている。著者ら — Mathilde S. Fuglsang Thastum、Danuta M. Wisniewska、Jakob Christensen-Dalsgaard、Coen P.H. Elemans — は、自発的な宣伝鳴きの際の呼吸動態を測定するために、音響分析と深層学習ベースの姿勢推定を組み合わせたと説明した。
単純な鳴き声に潜む生理学的な謎
ほとんどの空気呼吸動物にとって、音の生成と呼吸は密接に絡み合っている。発声は振動する組織の上に空気を押し出すことで生み出されるため、呼気が続く限り鳴き声も続くことができる。もし種が単一の楽な呼吸を超えて鳴き声を長くしたいなら、何らかの回避策が必要になる — メッセージを台無しにする形で音響信号を壊すことなく、空気の供給を補充する方法である。
研究が指摘するように、トッケイヤモリはまさにこの呼吸の天井に直面しているようだ。研究者らは、鳴き声が呼気の間だけ、一定の速度で発せられることを発見した。これは、呼吸が鳴き声の持続時間を制限するという仮説に合致する。すると、大きな「ゲッコー」という鳴き声の二部構成は、第二の理由で興味深くなる。それは認識可能な音響パターンであるだけでなく、動物が肺で何か別のことをできる潜在的な隙間でもあるのだ。
研究者たちはどのようにヤモリの鳴き声を観察したか
仕組みを解明するため、チームは野生ではなく飼育下の動物を扱い、7匹のオスのトッケイヤモリが自発的に音を発している16本のビデオクリップを記録・分析した。自発的な鳴きはここでは重要である。なぜなら、人工的な刺激によって強いられた反応ではなく、動物が自然に行うことを反映しているからだ。
各クリップは同時に二つの方法で調べられた。音響分析は発声のタイミング、構造、振幅を捉え、姿勢推定 — ビデオ内の身体の目印をフレームごとに追跡する機械学習技術 — は、ヤモリが呼吸する際に身体がどのように動くかを定量化した。二つのデータの流れを組み合わせることで、研究者らは鳴き声の特定の瞬間と動物の呼吸周期の特定の瞬間を一致させ、行動を測定可能な物理的シーケンスに変えることができた。
短い呼吸、そしてより多くのパルス
答えは経済的であることが判明した。新しい発声器官やまったく異なる呼吸戦略を見つけるのではなく、ヤモリは自分の鳴き声の中の自然な継ぎ目を利用しているようだ。研究によると、オスは鳴き声の二つの部分の間に短い呼吸を挟み、その後、二番目の部分にパルスを加えて伸ばし、発声の総持続時間を引き延ばす。
この発見は、二部構成の鳴き声を設計された休止に近いものとして再解釈する。冒頭の部分がコミュニケーションの目的を果たし、ヤモリは素早く空気を一口飲み込み、結びの部分が余分なパルスを重ねて続く。重要な観察は簡潔にまとめられる。
- 二部構成の鳴き声の第一部と第二部の間に短い呼吸が挟まれる。
- 第二部に余分なパルスが加えられ、鳴き声全体が長くなる。
- 記録されたすべての鳴き声は呼気の間だけ、一定の速度で発生し、呼吸が鳴き声の持続時間に天井を設けていることと一致する。
- この行動は、自発的な宣伝鳴きの分析された16本のビデオクリップにわたる7匹の飼育下のオスで記録された。
なぜこの結果は一つの種を超えて重要か
発声の可塑性は通常、鳴禽類、コウモリ、クジラ、霊長類で研究される。爬虫類は有用な対照を提供する。なぜなら、彼らの発声系はより単純で、呼吸の仕組みもそれほど精巧ではないため、基本的な制約を分離しやすいからだ。もしヤモリが呼吸を挿入し、後半にパルスを詰め込むことで鳴き声を修正できるなら、それは行動の調整の背後にある具体的な生理学的メカニズムであり、生態学と解剖学の間の橋渡しである。
この研究はまた、新しい分析ツールが行動生物学をどのように変えているかも示している。姿勢推定により、研究者は小さく繊細な動物にセンサーを取り付けることなく、通常のビデオから正確な動きのデータを抽出できる。呼吸、鳴き、その他のリズミカルな行動の研究にとって、これは実験室の装置の外では以前は得るのが難しかった測定への扉を開く。
未解決のまま残ること
この発見からはいくつかの疑問が自然に生じる。メスが長くなった鳴き声にどう反応するのか、あるいは余分なパルスが単なる持続時間を超えた情報を運ぶのかは、まだ明らかではない。また、他の発声する爬虫類が同様の呼吸の技をどの程度広く使っているのか、あるいは短い呼吸が鳴き声を生み出す運動プログラムの固定された部分なのか、残った空気の量に応じてその場で行われる柔軟な調整なのかも分かっていない。
より長い鳴き声の連続はさらなる疑問を提起する。もしオスが長期間にわたって延長された鳴き声を出し続けるなら、呼吸パターンは変わるのか、鳴き声の質は低下するのか。そして、背景騒音が時間ごとに変わる野外では、呼吸行動は、ヤモリがそもそもより大きく長い鳴き声へと切り替えるきっかけとなる音響条件にどれほど密接に追随するのか。
今のところ、この研究は呼吸がトッケイヤモリの鳴き声の長さを制約するという仮説を支持し、動物がコンパクトで作り付けの解決策を見つけたことを示している。途中で素早い呼吸、最後にいくつかの追加パルスである。
この記事はPhys.orgの報道に基づいています。元の記事を読む。
Originally published on phys.org
