蚊にも
耳があります。

昆虫が音やにおいにどのように反応するかを、神経科学の手法で解明してきた研究者です。 クォン教授は昆虫学を専攻し、主に蚊とミツバチを研究対象としてきました。

教授が率いる国立仁川大学の媒介感染症研究所（旧・媒介昆虫資源融合研究センター）は、蚊を昆虫モデルとして、神経科学・機械工学・人工知能を組み合わせた防除研究を行っています。研究の軸は昆虫そのものの観察から、昆虫をモデルに防除技術を生み出す方向へと広がりました。独自開発のAI自動蚊分析装置もその一例です。

二酸化炭素、体温、そして人や動物が発するにおいを追ってきます。 蚊はこれらの信号を手掛かりに、離れた場所からでも対象を見つけます。近づいて人や動物ではないと判断すると、そのまま引き返します。それほど感覚器官が精密に発達しています。

• 二酸化炭素呼吸から排出されるCO₂ 濃度の変化を遠距離から追跡
• におい汗や皮膚から出る化学成分を嗅覚受容体で識別
• 視覚においを感知した後、視覚的な手掛かりで対象の位置を絞り込む
• 熱体温による温度差を近距離で感知

ここまでが、蚊が人を見つけるために使う感覚です。これとは別に、蚊には音を感じるための器官もあります。

• 音触角のジョンストン器官で音波を感知 - 超音波蚊よけ器MOSLOCKの研究開発の出発点

あります。ジョンストン器官（Johnston’s organ）と呼ばれます。 発見者の名に由来する器官で、人の耳に相当します。触角の付け根にあり、聴覚に関わる神経細胞が高密度に集まっています。

ジョンストン器官は、およそ100～1,000Hz帯の音波をよく感知する器官として知られています。実際にアカイエカ（Culex pipiens）雄のジョンストン器官を電気生理学的に測定した研究では、異なる周波数に同調する聴覚神経細胞群が少なくとも8群存在し、各同調周波数は85～470Hzに分布すると報告されています。昆虫で見つかった機械感覚器官の中でも最も複雑な構造の一つです。

電気信号を測定したり、生きた状態で組織の変化を画像観察したりします。

一つ目は電気生理学です。病院で心臓（ECG）や脳（EEG）の電気活動を測るように、ジョンストン器官に密集する神経細胞の電気活動を直接測定します。蚊が音を感知すると、その瞬間に電気信号が現れます。

二つ目は画像観察です。刺激を受けたときに組織が変化するかを、生きた個体でリアルタイムに観察します。蚊だけでなく、ミツバチやショウジョウバエにも使われる方法です。

蚊に聴覚がないからではなく、機器の音が意味のある刺激として蚊に届かなかったためです。

超音波式忌避器は1990年代から議論の対象でした。複数の検証実験で忌避効果が確認されず、その結果、製品カテゴリー全体が信頼を失いました。クォン教授は二つの原因を挙げています。

1. 忌避周波数を特定できなかった 蚊が実際に避ける周波数帯は存在します。しかし、その帯域を科学的に特定する方法が十分ではありませんでした。
2. 音圧が低すぎた 周波数が合っていても音が弱ければ、蚊にとっては何も起きていないのと同じです。

要するに、これまでの否定的な評価は「超音波は効かない」という結論よりも、「必要な条件を満たしていない機器は効かない」という結論に近いものでした。条件を満たせるのか - これがその後の実用化研究の課題となりました。

音圧、空間、周波数という三つの要素を設計し直しました。

* インタビューで言及された倍率は研究過程での比較値であり、測定条件によって変わる場合があります。

生物は繰り返される刺激に適応するからです。 同じ刺激が続き、それが実際の脅威ではないと判断すると、生物はその刺激を次第に無視するようになります。これを馴化（Habituation）と呼びます。

一つの固定周波数を出し続けると、蚊も同じ経路をたどります。最初は驚きますが、やがて適応します。そこでMOSLOCKは、蚊が予測できないよう変数を増やす設計にしました。周波数が変わり続けると、適応に要する時間が長くなります。

世界保健機関（WHO）が定めた忌避試験法を基準とします。 腕を露出する方法や、人がチャンバーに入って観察する方法が代表的な行動試験です。

さらに二つの層を加えます。ジョンストン器官で何が起きるかを見る画像観察と、受容体に変化が生じたかを確認する分子レベルの分析です。行動・生理・分子の三層で同じ方向の結果が得られて初めて、効果として認めます。

行動実験と分子生物学的分析の結果が論文として掲載されました。 2021年、研究チームは超音波条件によるネッタイシマカの接近抑制、宿主探索行動の低下、感覚関連遺伝子の発現変化を報告しました。 実用化に向けた研究開発の過程で関連特許を出願し、後続論文も準備しています。

検証段階を広げ、実際に使われる空間ごとに再確認する必要があったからです。 条件を一つずつ変えながら、同じ問いを繰り返す過程でした。

1. 検証段階を広げながら

1. 予備実験 - 統制された室内環境で基本反応を確認
2. Semi-field試験 - 屋外に近い条件で再検証
3. 屋外試験 - 実環境でも結果が維持されるか確認

各段階で、世界保健機関が定めた試験方法に合わせた個別のセッティングを構築する必要がありました。人が入るチャンバーや、腕を入れて反応を観察する装置など、試験目的に応じて異なる設備が必要でした。

2. 使用空間ごとに再検証

超音波は直進性が強く、遠くまで届きにくい性質があります。同じ機器でも空間の広さや形によって結果が変わるため、実際の使用環境を分けてそれぞれ試験しました。

• 室内寝室のような閉鎖空間での反応を確認
• 車内狭く反射面の多い条件で音圧分布と反応を確認
• ドッキングテント車中泊など、より広い条件で有効範囲を確認

空間ごとに音圧が届く範囲や蚊が隠れられる場所が異なるため、機器をどこに置くかから繰り返し試験する必要がありました。

枕元または足元の近くです。 蚊は吸血時に頭や足の周辺を狙うことが多く、二酸化炭素や汗のにおいが強く出る場所だからです。

空間も重要です。超音波は直進性が強く、遠くまで届きにくいため、広く開けた場所よりも、ある程度閉じた寝室のような空間に適しています。

蚊にジョンストン器官があるなら、音で蚊の行動に影響を与えられるかは検証する価値のある問いでした。 化学物質ではなく物理的な方法で蚊を扱えるなら、それだけでも追究する価値のあるテーマでした。こうして約20年間、研究を続けてきました。

この研究の背景には、さらに大きな課題があります。 現在の蚊防除における最大の課題の一つは、殺虫剤の過剰使用と、それによって生じる抵抗性です。殺虫剤は蚊以外の昆虫にも影響し、使用量が増えるほど自然環境への負荷も大きくなります。蚊を多く殺せばよいというわけではありません。

そのため方向性は変わりつつあります。すべてを殺す防除から、自分の周囲に蚊を近づけない自己防護（Self-protective）方式へ。