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昆虫最小に折り畳める「ハサミムシの翅」の仕組みを解明…その秘密は“折り紙”だった

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FNNプライムオンライン

地球上にはたくさんの生き物がいるが、その詳しい生態やメカニズムが分かっていないことも多い。 【画像】開くと分かるハサミムシの複雑な折り畳みパターン そのような中で、九州大学大学院芸術工学研究院の斉藤一哉講師が、オックスフォード大学自然史博物館の研究者らと共に、ハサミムシの翅(はね)の仕組みを解明し発表した。   研究では、X線による解析や日本の折り紙における幾何学を応用し、ハサミムシの複雑な折り畳みパターンが、実は極めてシンプルな幾何学的なルールで作図できることが分かったという。 初歩的な幾何学の知識で作図も可能だそうで、定規とコンパスでハサミムシ扇子を作図する動画を九州大学のYouTube(提供:斉藤一哉講師(九州大学))で公開している。   なお研究成果は、宇宙開発から日用品まで幅広く応用することが可能だというが、どういうことなのか? 公園などで見かけるハサミムシにそもそも翅はあったかなという人もいると思うが、解明された研究内容と合わせて、九州大学・大学院芸術工学研究院の斉藤一哉講師に教えてもらった。

最もコンパクトに翅を折り畳んでいる昆虫

ーーなぜハサミムシを研究したの? 最もコンパクトに翅を折り畳んでいる昆虫だからです。 ハサミムシに限らず、カブトムシやテントウムシなど翅を折り畳む昆虫はすべて研究対象ですが、15分の1以下というコンパクトさに加え、長さ方向にも収納できる点も工学に応用する上で魅力的な特徴です。 「そもそもハサミムシに翅があったっけ?」と疑問に思う方も多いと思いますが、公園の石の下などでよく見かけるヒゲジロハサミムシやハマベハサミムシなど、翅を持たない(退化してしまっている)ハサミムシも多くいます。 森の中に住んでいるコブハサミムシやキバネハサミムシなどが翅を持っているハサミムシです。 ハサミムシがハサミ(尾角)を使って身を守るためには、胴体を柔軟に曲げる必要がありますが、カブトムシやテントウムシのように固い鞘翅(しょうし)が胴体を全部覆ってしまう構造では不可能な動きです。 ハサミムシは翅が背中の一部分にコンパクトに収納されているため、胴体を自由に動かし、ハサミを使うことができます。この柔軟な体は、狭いところに潜り込んだり、土に穴を掘ったりするときにも役に立ちます。 ーー解明されたハサミムシの翅の仕組みとは? 我々の使っている扇子はコンパクトに閉じることはできますが、フレームの長さより短くは収納することができません。 ハサミムシの翅も、扇子の様な放射状の折線になっていますが、フレームの中心に特殊なちょうつがい構造があり、扇子を閉じた後、真ん中からもう一度折ることで非常にコンパクトに折り畳むことができます。 我々が使う扇子の要は「点」で、すべてのフレームが1点で交わりますが、ハサミムシの扇子の要は「円」になっていて、円周に沿ってフレームの根元が分散して配置されています。 この「円」を使って折り線を設計することで、要を中心にフレームが放射状に広がる扇子の動きと、長さを半分に折り畳む動きの両方を同時に実現する折り線を設計できることがわかりました。 ーー解明にかかった期間は? 私が昆虫の翅の折り畳みの研究を始めたのは2013年ですが、ハサミムシは当初から大事なターゲットの1つでした。 ハイスピードカメラで翅を開く瞬間を撮影しようと長年トライしてきましたが、滅多に飛んでくれないので非常に苦労しました。 また、ハサミムシの翅の折り畳みは先行研究も多く、論文にできるような新しい発見や研究成果がなかなか出せませんでした。

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