ハチが人を刺すと死ぬ理由

• ハチの針は釣り針のようなもの

  • ミツバチが人を刺すと、針がただ針のように刺さるのではなく、釣り針のような返しが付いている。
  • ハチが刺したあと飛び去ろうとすると、その返しのために針が抜けず、ハチの腹部が裂けて死んでしまう。
  • このような自殺的なメカニズムが、進化的にどのように選択されたのかは疑問である。

• 生物学的な毒ポンプ

  • 針が抜ける際、毒のうと筋肉ポンプが残り、毒を注入し続ける。
  • この毒ポンプはハチの神経系とは独立して作動し、効率的に毒を届ける。
  • スズメバチと比べると、ハチの毒の注入方式のほうがより効果的である。

• 超個体、免疫系、集団生活

  • ハチは集団を守るために死ぬ。
  • 働きバチは繁殖しないため、進化的には死んでも大きな問題にはならない。
  • 免疫系の好中球に似て、働きバチの死はより大きな集団の生存に寄与する。

• 群選択

  • ダーウィンは、社会性昆虫が自然選択理論に挑戦する存在だと考えた。
  • 群選択理論は、利他主義が集団の生存可能性を高めることで進化しうると説明する。
  • 利他主義は個体よりも集団の生存に有利である。

• 血縁選択と生物学的利他主義

  • ウィリアム・D・ハミルトンは、血縁選択理論を通じて利他主義が進化しうることを説明した。
  • ハチの遺伝的構造である半数体-二倍体が、姉妹間の遺伝的関連性を高め、利他主義を促進する。

• 間接適応度と半数体-二倍体仮説

  • 間接適応度は、血縁個体を通じて遺伝子を伝えるという概念である。
  • ハチの姉妹は遺伝的におよそ3/4が共通しているため、女王を通じて姉妹をより多く生み出すことが有利である。
  • これは血縁選択によって超個体の進化を説明する。

• 半数体-二倍体仮説の限界

  • すべての半数体-二倍体種が社会性を持つわけではなく、一部の二倍体種も社会的である。
  • 女王が複数のオスと交尾したり、性比が均等である場合、この仮説は当てはまらない。
  • さまざまなモデルが提案され、研究が進められている。

• 結論

  • ハチが刺して死ぬ理由には複数の理論があり、超個体の一部としての役割や血縁選択によって説明できる。
  • 確実な答えはなく、生物学者のあいだでも議論が続いている。

[GN⁺]

Hacker News のコメント

• ミツバチの女王は、針で刺しても死なない唯一のミツバチ。女王蜂の針には返しがなく、女王は簡単に死んではならず、実際に針を使う必要があるため
  女王は繭から出るとすぐ、まもなく羽化するほかの女王や、すでに出てきた女王を殺すために針を使わなければならない可能性が非常に高い。交尾飛行のときにも針を使えるが、そのときは護衛の蜂たちが守ってくれる
  働き蜂が刺したあと飛び去ろうとすると、返しのせいで針が刺さったまま引っかかり、その過程で音と死にかけている蜂の警報フェロモンが広がり、ほかの働き蜂が同じ対象を攻撃するようになる。巣の近くで一度刺されると数百回に増えることがあり、数百回なら人も死にうる。群れで移動中の蜂の群れは、守るべき幼虫や蜜がほとんどないので、巣の近くよりむしろ安全なほう

  • 蜂に刺されたとき針が残っていなければ、手袋越しに刺された場合のように、かなり後になってようやく気づくこともある。針が皮膚に刺さると、最初に聞こえるのはその蜂が針を引き離そうとして出すブンブンという羽音で、その音が本当に怖い理由は、すぐに十数匹の蜂が同じ場所へ集まってきてまた刺そうとするから
    その羽音は負傷フェロモンを拡散し、音の周波数も姉妹蜂たちにとって大きく明確な信号として機能する。羽音は1秒以下で終わり、痛みは1〜2秒後に来て、ほかの蜂がやって来るのにも1〜2秒ほどかかる。一度に13回、別のときには5回刺されたことがあるが、腫れが引くまで2週間かかり、本当にひどかった
  • 蜂の群れが移動する前には、餌をいっぱいに詰め込んで腹がパンパンになる。だから腹部を曲げて針で刺すのが難しいのだと思う
  • 女王蜂の話が核心。女王は巣の中でも針を使い、巣が女王の産卵能力が終わりに近づいていると判断すると、新しい女王を育てる。女王は地位を守るため、新しい女王が出てくるやいなや殺しに行かなければならず、そうしなければ交代させられる
    養蜂家は通常2年ごとに女王を交換し、こうした行動を防ぐために既存の女王を取り除く必要がある。防護具なしで巣に近づくなというのは大多数には正しい助言だが、蜂を十分に燻煙するとフェロモンが隠れ、蜂たちが火事になった巣を離れる場合に備えて蜜を蓄えようとするため、かなり落ち着く。養蜂をしていたとき、煙は魔法のように感じられ、巣の中で蜂をひとつかみしても群がってこないのは超能力のようだった
  • 不思議と蜂は怖くなかった。養蜂をしているいとこが巣を見せてくれたとき、二人ともマスクも手袋もしておらず、何千匹もの蜂に囲まれていたが、誰も刺されなかった
    女王を指してこれで合っているか確認しようとしたら、いとこに触るなと言われた。人間の匂いが女王に付くと、ほかの蜂がそれを感知して女王を殺すというのだ。蜂は匂いを嗅いで攻撃するかどうかを決めるという都市伝説があるが、運が良かったのだと思う
  • スズメバチにも、個体が死んでフェロモンを撒き散らす必要がない集団攻撃モードがあるのではないかと思う。針や毒そのものにそうした役割があるようだ
    同じ場所でスズメバチの群れに2回刺されたが、巣を守っていた状況で、なぜ2回もそうなったのかは聞かないでほしい。スズメバチたちは腕のほぼ同じ位置を執拗に刺し、ランダムな場所ではなく同じ身体部位に集中していた。この事故でスズメバチは傷つかなかった

• 蜂の針は人間には刺さったままになることがあるが、ほかの昆虫を刺すときはそうではない。返しは厚く弾力のある哺乳類の皮膚には引っかかるが、外骨格には同じようには引っかからない
  より大きな標的により多くの毒を届ける、優雅な仕組みだ

  • 反対側の手の人差し指を慎重に使えば、蜂を殺さずに皮膚から針を取り除ける
  • 自然の設計はしばしば優雅だが、ときには残酷でもある

• Ridley の The Red Queen はこうした内容を扱う興味深い本
  https://www.amazon.com/Red-Queen-Evolution-Human-Nature/dp/0...
  要点は個体の生存ではなく、遺伝子の拡散にある

  • 20代前半に読んで本当に気に入った。長く残っているアイデアが多く、ほぼ20年たった今、妻と読み返してどう感じるか見てみたい

• 進化生物学で「なぜ」という問いに、適者生存のような同語反復で満足できる理由が分からない。ハチの返しのある針についての説明は、返しのない針を持つスズメバチの存在で反論されているように見える
  なぜミツバチは内臓が引きちぎられて死なない返し付きの針へ進化しなかったのか、そもそも多くの昆虫のように針がなくてもよかったのではないか、という点にも答えられていない。こうした進化の説明は暇つぶしの推測にすぎないだけでなく、証明も反証も難しく、悪い宗教のように循環論法を持つことが多い。種はなぜ生き残ったのか？ 適者だったからであり、適者だった理由は生き残ったからだ、という具合だ

  • スズメバチとミツバチは互いに異なる危険と生態的制約を持つ。それぞれの制約の中でより適した形に進化しただけで、矛盾はない。ミツバチが十分に適していなかったなら絶滅し、返しのない針を持つミツバチに置き換えられていただろう
    進化には目標もアジェンダもない。クジラに尻がないにもかかわらず痕跡器官である骨盤骨が残っているのは、生存にとって重要な変数ではないからだ。ミツバチの返し付きの針も同じようなものだ
  • 生物を深く学んでいない人がよく誤解する点がよく表れている。生物のすべての特徴、あるいは大半の特徴に必ず進化的説明があるわけではない
    ティラノサウルスの腕が短いのは花を開くためではなく、多くの変化の後に偶然生き残った生物がそういう形だったからかもしれない
  • 進化生物学における究極的な答えは、定義上「ある種は生き残り、別の種は生き残れなかった」に近い。適応が競争に有利だったからという場合もあれば、すでに競争力があったために、前段階の不利な特徴が十分に致命的ではなかったからという場合もある
    チェスエンジンの比喩は正しい。エンジンが最善手を選ぶと、私たちは「このポーンを動かすとナイトがより良いマスに行ける」といった説明を付けるが、それは直感のための単純化にすぎず、実際の答えは「相手がどう応じても最善の結果を作れるから」に近い
  • 進化生物学で人々が投げかける「なぜ」という問いは、神学的思考が進化の理解に残っている痕跡のように見える。世界が今の姿であることには根本的な理由があるはずだと信じたがる
    同じように、私たちが進化した環境によりよく適合しているという信念も神学的な名残だ。過去に戻ればよくなるという黄金時代的な思考に似ている。根本的に、進化生物学では因果性そのものがきれいには当てはまらない。「この特徴がどんな利点をもたらすか」は問えるが、それゆえに進化したと断定するのは難しい。種も環境も絶えず変化するため、「特定の環境に適応した」という表現も、環境が固定されていないという点でやや奇妙だ
  • すべての生物は非常に複雑なので、繁殖は完全な複製を作らず、突然変異が生じる。2個体の複雑な遺伝物質から1個体が作られる方法が非常に多いからで、このおかげで個体ごとに固有の特性が生まれる
    文脈上不利な特徴を持つ個体は生き残る可能性が低く、有利な特性を持つ個体は生き残って繁殖し、その特性がより一般的になる。「なぜXはYをするように進化しなかったのか？」への答えは、たいてい、そのような突然変異が生じなかったか、偶然広まらなかったからだ。人生の目的が霊的に生存だという意味ではなく、生命はランダムに生まれ、その一部が生き残って自分に似た生命をさらに作るだけだ。うまく自己複製するシステムが生き残り、私たちはそれを「生命」と呼ぶ

• 最近Mythosを聴いているので付け加えると、これもゼウスがミツバチに呪いをかけたからだ

  In his final response on the matter he declared that she will be a Queen of a colony of workers that will aid her in gathering honey. However, Greek Gods were never truly honourable in their wishes unless it benefitted them directly. In addition to her swarm of workers she was also granted a fatal sting, but this sting would be fatal to her or her colony if they ever used it on another. It was from then on that the honeybees’ was barbed; meaning that if their weapon was ever to be “deployed” that the individual that used their sting would not survive the attack.
  https://crawliomics.wordpress.com/2019/06/12/zeus-the-honeyb...

• 「結果がこの記事の一番上の写真」となっているが、少なくともモバイルでは記事の一番上に写真がない

  • デスクトップ版Firefoxでも読み込まれなかった。関心のある人のために、ソースから画像を見つけた
    https://www.subanima.org/content/images/size/w1200/2021/11/b...
    意図的なもののように見える
    /* Remove feature image from top of articles */
.gh-article-image {
display: none;
}

• 趣味で養蜂をしている者として言うと、働きバチが人を刺すと死ぬ理由は、飛び去るときに針と毒嚢のポンプが残り、腹部が裂けるからだ
  目的は、ミツバチが離れた後も毒嚢のポンプが動き続け、痛みを最大化することにある。ミツバチは超個体なので、個々のハチの生存よりも群れの生存が優先される

  • ハチに刺された後の仕組みを見たことがある。針は片側から力をかけて押し出すように取り除くほうがよく、二本の指でつまんで抜くと毒がすべて傷口の中に押し込まれてしまう

• 90年代半ば、スウェーデンの大学でCS/EEを学んでいたとき、多変数微積分の講義室で偶然ハチに刺されたことが最後のきっかけとなって中退しました。その後、地元のインターネット／Webソフトウェアのスタートアップに入り、まったく新しい世界が開けました
  すでに遅れを取っていたのは確かですが、今は元気にやっています

  • CSの学位のために、あれほど多くの微積分を門番のように要求するのは愚かだと思います。数学がそれほど強くなかったので何とか耐えましたが、今ではまともに覚えてもいませんし、そのせいでCSの学位を取れなかったとしたら残念だったでしょう
  • 気が散りやすい高校生だった頃、好きだった授業中に飛び回るハチをフォルダーで叩いて殺せることに気づきました。窓の隙間から入ってきていて、施設管理チームが直すまで、その年は4、5匹ほどいたように思います
    結果的には解決しましたが、開けた空間でハチを押しつぶして殺すのはよくありません。警報フェロモンを放出して、ほかのハチを緊張させるからです。じっとしているなら、コップと硬い紙のほうがよい解決策です。ただ、そのハチたちは学生たちの周りを飛び回り、全員をパニックに陥れていました

• この概念をきちんと理解したとき、頭が一気に開けました。正直なシグナルが存在する理由も似ています。クジャクの派手な羽は生存には不利ですが、よりよく配偶相手を見つけられるようにし、そのため遺伝子プールに残ります
  必要な適応度がなくても配偶相手を見つけられるようにする欺瞞的な形質が進化するほうが簡単に見えますが、概してシグナルは正直に保たれます。結局、生き残るのは個体ではなく種だからだと思います。多くの場合、個体に有利なことは種にも有利ですが、場合によっては両者は反比例します。そのため、より大きな善のために個体の死を好む自殺的な遺伝子も生じます。人間社会に広げると、ほとんどの国は税金を政府に納める仕組みに到達しました。個人は不満を言い、避けようとしても結局は払いますが、そうした仕組みのなかった社会は適応度が低く、長く残れなかったのかもしれません

  • 見落としている部分があります。第一に、配偶者選択の敵対的な性格です。欺瞞に引っかかるメスのクジャクは、生き残る子孫が減り、見分ける力のあるメスのほうがうまくいきます
    正直なコミュニケーションは実際の適応度に裏づけられているから機能するのであって、集団選択は必要ありません。第二に、税にははるかに多くの要素があります。武装した人間が財産の半分を差し出さなければ家族を殺すと言うのも税ですし、ほかの動物が狩った獲物を成熟したライオンが食べるのも似ています。税は人間同士の権力の不均衡から自然に生まれた結果だと思います。差異が権力差を生み、権力差が安全のための譲歩を生み、それが王国や国家として固まっていきます
  • 「種の生存」は選択の基盤ではありません。相互に交配する個体群の中で、どの遺伝子がより一般的になるかを決めることはできません
    ハチが自分を犠牲にする理由は、女王と遺伝子を共有しているからです。この犠牲に関与する遺伝子は、コロニーという超個体の適応度を高め、ハチの遺伝子プール内で相対的な比率を増やします