コウモリは「静寂」を作り出し獲物を探す！驚異の感覚戦略を解明

概要

コウモリは、エコーロケーションに用いる超音波の周波数を精密に制御することで、周囲からの雑音を排除し、獲物の反響音だけが際立つ「音の空白領域（サイレント・スペクトル窓）」を形成していたことが発見されました。この発見は、将来的にはノイズキャンセリングやレーダー、ソナー、超音波センシングなど、次世代の情報・計測技術への応用が期待されています。

コウモリの驚くべき「音の空白領域」形成戦略

同志社大学大学院 生命医科学研究科の吉田創志氏（現 アメリカ自然史博物館）と飛龍志津子教授らの研究チームは、コウモリがエコーロケーションで使う超音波の周波数を巧みに調整することで、周囲の雑音を抑えた「静かな周波数帯」を自ら作り出していることを突き止めました。コウモリは、超音波を発し、その反響音（エコー）を聴くことで周囲の環境や獲物の位置を把握するエコーロケーションを行いますが、飛行中のドップラー効果によってエコーの周波数は変化します。一部のコウモリは、この周波数の上昇を打ち消すように、飛行速度に応じて発する超音波の周波数を下げる「ドップラーシフト補償行動」を行うことが知られていましたが、その根本的な役割は不明でした。
本研究では、飛行中のコウモリの背中に小型マイクロホンを装着し、獲物を捕らえる際のコウモリが発した超音波と、コウモリに届く獲物と周囲からのエコーを直接計測しました。その結果、ドップラーシフト補償行動により、周囲からのエコー（雑音）が常に一定以下の周波数帯に押し下げられ、その結果として、その上の周波数帯において、獲物からのエコーの検知に適した「静かな周波数帯」がつくり出されていることを明らかにしました。この成果は、生き物がノイズの多い環境でも重要な情報を確実に捉えるために、感覚だけでなく周囲の音の物理環境そのものを操る戦略を進化させてきたことを示しています。

「静かな周波数帯域」が獲物検知に不可欠な理由

キクガシラコウモリは、飛行中に生じるドップラー効果を打ち消すように、放射する超音波の周波数を低下させます。これにより、物体から返ってくる主なエコーの周波数は一定の周波数に保たれ、コウモリの聴覚が最も高い感度を示す参照周波数付近でエコーを捉えるための戦略と考えられてきました。しかし、生存に極めて重要な「獲物を捕らえる瞬間」において、獲物からのエコーはこの補償の対象にならないという、従来の説明では十分に説明できない現象がありました。
研究チームは、コウモリがドップラーシフト補償の対象とするエコーの特徴を明らかにするため、仮想的なエコーを呈示する実験を行った結果、コウモリは最も強いエコーではなく、最も周波数の高いエコーを対象に補償を行っていることを発見しました。さらに、コウモリの背中に搭載したマイクロホンによる計測では、コウモリが最も高い周波数のエコーに補償を行うことで、それより高い周波数帯にはエコーが全く存在しない「静かな周波数帯域」が生じることが分かりました。そして、羽ばたく獲物からの特徴的なエコー（スペクトルグリント）が、この静かな帯域で捉えられていることも確認されました。この仮説を検証するため、人工的にノイズを再生してコウモリの獲物検知能力の変化を調べたところ、「静かな周波数帯域」にノイズを加えると獲物を検知できる割合が大幅に低下することが明らかになりました。このことから、この帯域の「静けさ」が獲物検知に本質的に重要であり、ドップラーシフト補償がこの静かな帯域を作り出すための戦略であることが強く支持されました。

まとめ

コウモリは、超音波の周波数を精密に制御することで、周囲の雑音を排除した「静かな周波数帯域」を自ら作り出し、獲物のエコーを際立たせることで、ノイズの多い環境下でも効率的に獲物を探知する驚異的な能力を持っていることが明らかになりました。この発見は、生物の感覚戦略の新たな一面を示すとともに、次世代の情報・計測技術への応用が期待されます。

関連リンク

https://doi.org/10.1038/s42003-026-10217-9
https://researchmap.jp/SoshiYOSHIDA
https://researchmap.jp/Shizuko_Hiryu/