科學研究 - 【先驅科研人】個體多樣性與團體行為增強果蠅群體實力，通過基因分析探究「個性」的作用

佐藤大氣
千葉大學國際高等研究基幹特任助教
出生於千葉縣。2021年完成日本東北大學研究生院生命科學研究科生態系統生命科學專業博士課程。獲得博士學位（生命科學）。歷任日本學術振興會特別研究員（PD）、藤田醫科大學醫科學研究中心系統醫科學研究部門助教等職務，2023年起任現職。2024年擔任ACT-X研究員。

Q1 您立志成為研究者的契機是什麼？
A1 從小喜歡觀察生物

我從小就喜歡生物，養過寵物，會到附近空地捕捉昆蟲或蜥蜴觀察它們。尤其偏愛螳螂。螳螂一旦發現獵物，便會立刻切換成捕獵模式，這種生物特質讓我著迷。

我並沒有某個特定的節點明確要成為研究者。或許是因為自己身邊普通上班族較少，我對進入企業工作沒有太多的認識，自然而然地認為讀大學就是為了走上研究之路。由於對生物感興趣，所以我報考了東北大學理學部生物學科，並由此走上了研究的道路。

Q2 目前正在從事什麼研究？
A2 驗證「僵直」的緩解機制

我以果蠅為研究模型，正在從基因層面研究動物的團體行為機制，個體間的多樣性會在其中產生的影響。人類存在一種看到他人陷入不安，自己也會跟著感到不安的「情緒傳染」現象，而類似現象也存在於昆蟲和魚類這樣神經系統相對簡單的生物中。我的研究出發點正是想闡明個體在群體中發揮著怎樣的作用。

當果蠅感知到蜘蛛等天敵的威脅時，會因恐懼陷入無法行動的「僵直（freezing）」狀態，一段時間後才會恢復活動。通過實驗觀察果蠅對捕食者接近這一視覺刺激的反應後發現，果蠅單獨存在時會表現出強烈的僵直行為，但在群體中，它們會配合周圍其他個體的動作迅速解除僵直——也就是說，通過和其他個體同步，恐懼反應得到了緩解。

以此為切入點，我在電脳上虛擬還原了果蠅的動作，創建了一個設定個體僵直時間的模型。使用真實的蜘蛛驗證了「虛擬果蠅」在何種行動模式下更易遭受襲擊。結果發現，個體間僵直時間存在多樣性，並且個體間行為同步的話，果蠅不容易被蜘蛛攻擊，能夠移動至更遠的距離。

然而，我們無法直接知曉果蠅是怎樣思考後產生這種行為的。為此，我們通過拍攝果蠅的行為，試圖從運動軌跡中解讀其情動變化。為此，我們使用了一種從行為軌跡推斷其背後規則和目的、被稱為「逆向強化學習」的機器學習技術。此外，還計劃運用通過照射特定波長的光線來操控特定神經的光遺傳學技術，人為調控果蠅情動變化的傳染與團體行為，進而闡明其作用機制。