バイオコミュニケーション（科学）

生物学の研究において、 バイオコミュニケーションとは、植物、動物、菌類、^[1]原生動物、微生物の種内（種内）または種間（種間）のコミュニケーションの特定のタイプを指します。^[2]コミュニケーションとは、3つのレベルのルール（統語的、語用的、意味的）に従った記号を介した相互作用を意味します。ほとんどの場合、記号は化学分子（記号化学物質）ですが、^[3]触覚的なものや、動物の場合は視覚的および聴覚的なものも含まれます。動物のバイオコミュニケーションには、発声（競合する鳥類間など）やフェロモン生成（さまざまな昆虫種間など）^[4] 、植物と動物の間の化学シグナル（維管束植物が昆虫を追い払うために使用するタンニン生成など）、および植物間および植物内の化学的に媒介されたコミュニケーション^{[5] [6]}が含まれます。

菌類のバイオコミュニケーションは、菌糸コミュニケーションが菌類、土壌細菌、植物の根細胞間の種間サイン媒介相互作用を統合し、それがなければ植物の栄養は組織化できないことを示しています。繊毛虫のバイオコミュニケーションは、これらの単細胞真核生物のコミュニケーションのさまざまなレベルとモチーフを特定します。古細菌のバイオコミュニケーションは、進化 的に最も古い核生物におけるサイン媒介相互作用の重要なレベルを表しています。ファージのバイオコミュニケーションは、この惑星で最も豊富な生物がサイン媒介相互作用によって調整および組織化されていることを示しています。バイオコミュニケーションは、免疫システムのさまざまな細胞タイプの動作を調整するための重要なツールです。^[7]

バイオコミュニケーション理論は、バイオ記号学の一分野であると考えられる。バイオ記号学が記号とコードの生成と解釈を研究するのに対し、バイオコミュニケーション理論は記号によって媒介される具体的な相互作用を研究する。したがって、バイオコミュニケーションプロセスの統語論的、意味論的、および語用論的側面が区別される。 ^[8]動物に特有のバイオコミュニケーション（動物コミュニケーション）は、動物記号学の一分野であると考えられている。^[9]分子遺伝学の記号論的研究は、最も基本的なレベルでのバイオコミュニケーションの研究であると考えられる。^[10]

環境からの刺激を解釈することは、あらゆる生物にとって生活に不可欠な部分です。生物が解釈しなければならない非生物的なものには、気候（天気、気温、降雨量）、地質（岩石、土壌の種類）、地理（植物群落の位置、要素への露出、避難場所に対する食料源と水源の位置）が含まれます。^[11]

例えば、鳥は近づいてくる天候や季節的な昼の長さなどの手がかりを使って渡りをします。鳥はまた、資源が少ない、または減少している地域から、資源が多い、または増加している地域、最も一般的には食物や巣の場所へ渡りをします。北半球で巣を作る鳥は、昆虫の個体数の増加、植物の芽吹き、巣の場所の豊富さのため、春に北へ移動する傾向があります。冬の間、鳥は寒さから逃れるだけでなく、持続可能な食料源を見つけるために南へ渡ります。^[12]

植物の中には、日が短くなるのを感じると花を咲かせ、繁殖を試みるものもあります。季節が変わる前に受精できずに死んでしまうと、遺伝子は受け継がれません。非生物的要因の変化を認識する能力により、植物は確実に繁殖することができます。^[13]

異生物間コミュニケーションとは、異なる種の生物が相互作用することです。生物学では、異なる種の間に形成される関係は共生として知られています。これらの関係には、相利共生と寄生の2つの主要な形式があります。相利共生関係は、両方の種が相互作用から利益を得る場合です。たとえば、パイロットフィッシュはサメ、エイ、ウミガメの周りに集まり、より大きな生物の表面からさまざまな寄生虫を食べます。魚はサメを追いかけて食べ物を手に入れ、サメはお返しに掃除を受けます。^[14]

寄生関係とは、一方の生物が他方の生物から何らかの代償を払って利益を得る関係です。たとえば、ヤドリギが成長するには、木や低木から水分と栄養分を吸い上げなければなりません。

種間のコミュニケーションは、食料の確保だけに限りません。多くの花は、花粉を拡散し、花の繁殖を促進するためにミツバチに依存しています。これを可能にするために、多くの花は、ミツバチを引き付けるために、明るく魅力的な花びらと甘い蜜を進化させました。2010年の研究では、ブエノスアイレス大学の研究者が蛍光と誘引力の関係の可能性を調べました。この研究では、反射光は蛍光よりも花粉媒介者を引き付ける上ではるかに重要であると結論付けられました。 ^[15]

他の種とのコミュニケーションにより、生物は生存に有利な関係を築くことができ、これらすべての関係は何らかの形の生物間コミュニケーションに基づいています。

生物間コミュニケーションとは、同じ種（同種）の生物同士のコミュニケーションである。生物間コミュニケーションには、社会構造を維持する鍵となる人間の言語も含まれる。

イルカは音を発したり、互いに物理的に接触したり、ボディランゲージを使ったりして、互いにコミュニケーションをとる。イルカはクリック音や個体特有の口笛の音程を使って音声でコミュニケーションをとる。口笛は個体の位置を他のイルカに伝えるのに役立つ。例えば、母親が子どもを見失った場合や、よく知っている2頭がお互いを見つけられない場合、それぞれの音程が群れに戻る手助けになる。ボディランゲージは、近くにいる捕食者がいるなど、さまざまなことを示したり、食べ物が見つかったことを他のイルカに知らせたり、交尾相手を見つけるために自分の魅力のレベルを示したり、その他さまざまなことを行うために使用できる。^[16]

しかし、イルカや人間などの哺乳類は、同種内でのみコミュニケーションを取っているわけではない。クジャクは、縄張りの警告を伝えるために羽を広げることができる。ミツバチは、巣に戻るときにダンスをすることで、蜜を見つけたことを他のミツバチに知らせることができる。シカは、尾を振って、道行く他のシカに危険が迫っていることを警告することがある。^[17]

生物内コミュニケーションは、生物内での情報の伝達だけではなく、細胞間および細胞内での、サインを介した具体的な相互作用でもあります。これは細胞レベルと分子レベルの場合があります。生物が自身の生物学的情報を解釈する能力は非常に重要です。生物が怪我をしたり、病気になったり、危険に対応しなければならない場合、その生理学的情報を処理して行動を調整する必要があります。

たとえば、人体が過熱し始めると、特殊な腺から汗が分泌され、熱を吸収して蒸発します。

このコミュニケーションは、植物を含む多くの種の生存に不可欠です。植物には中枢神経系がないため、化学伝達物質の分散システムに頼っています。これにより、植物は風、光、植物の構造などの要因に応じて成長することができます。これらの化学伝達物質を使用して、植物は環境に反応し、最適な成長パターンを評価することができます。^{[18]基本的に、植物は}代謝効率 を最適化するために成長します。

人間もまた、生存のために化学伝達物質に頼っています。アドレナリンとしても知られるエピネフリンは、大きなストレスを受けたときに分泌されるホルモンです。細胞表面の受容体に結合し、グルコースの構造を変える経路を活性化します。これにより、血糖値が急上昇します。アドレナリンは中枢神経系も活性化し、心拍数と呼吸数を増加させます。これにより、筋肉が身体の自然な闘争・逃走反応に備えます。^[19]

生物は、生物内コミュニケーションにさまざまな手段を頼っています。神経接続、化学伝達物質、ホルモンなど、^これらはすべて、脅威に対応し、恒常性を維持し、自己保存を確実にするために進化してきまし^た。

生物の複雑さと範囲、そして特定の動物の神経組織内のさらなる複雑さを考えると、さまざまなバイオコミュニケーション言語が存在します。

動物のバイオコミュニケーション言語の階層がスバーシュ・カクによって提唱されている。これらの言語は、一般性が高まる順に、連想言語、再組織化言語、量子言語である。^{[20] [21]}チョムスキー階層の3種類の形式言語は連想言語クラスにマッピングされるが、チョムスキーが提唱する文脈自由言語は現実の相互作用には存在しない。