ドラゴンボールに出てくる惑星ベジータは重力が地球の10倍あります。

そんな環境で育ったサイヤ人たちは、地球人よりも遥かに優れた身体能力を手にしていました。

どうやらそれと同じことが地球のバッタにも起こるようです。

ブレーメン応用科学大学(BUAS)の研究で、重力室の中で育ったバッタはわずか2週間で脚の強度がパワーアップすることが明らかになりました。

重力室でトレーニングを積んだ悟空のように、バッタも過重力に晒されることで強靭なジャンプ力を手にできるようです。

研究の詳細は、2023年12月6日付で科学雑誌『Proceedings of the Royal Society B』に掲載されています。

目次

  • トノサマバッタを過重力に晒してみる
  • バッタは3Gで最強になった!

トノサマバッタを過重力に晒してみる

トノサマバッタ
トノサマバッタ / Credit: canva

あらゆる動植物は、ふつうとは異なる重力環境に晒されることで体のシステムを変化させます。

自然下における地球の重力は1Gですが、例えば、植物はそれ以上のGに晒されると幹を太くすることが分かっています。

反対に、私たちヒトは国際宇宙ステーションの微小重力下にいると、筋肉量や骨密度が低下してしまいます。

一方で、節足動物を主とする生物たちはヒトのような骨を持っていません。

彼らの体はクチクラ(cuticula)」という表皮の硬い外骨格によって支えられています。

実はこれまで、このクチクラの外骨格が重力の変化にどう反応するかは分かっていませんでした。

そこで研究チームは今回、飼育や繁殖が容易なトノサマバッタ(学名:Locusta migratoria)」を対象に、奇抜な実験を行うことにしました。

遠心分離機でGを高める

実験で使用したのは、回転の遠心力によって過重力を発生させられる「遠心分離機」です。

遠心分離機は通常、液体の混合物をすばやく沈降・分離させるために使われています。

例えば、混合物の中の比重の重い固形物は自然下の1Gでも沈降しますが、時間がかかりすぎます。

しかし遠心力を使えば、より強いGが発生するため、短い時間で液体と固形物を分離することが可能です。

チームは、トノサマバッタの飼育ケースを取り付けた特注の遠心分離機を作成し、3G・5G・8Gの過重力空間を作り出しました。

トノサマバッタを入れた遠心分離機
トノサマバッタを入れた遠心分離機 / Credit: Karen Stamm et al., Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences(2023)

では、通常の1Gと比べて、それぞれの過重力で飼育されたバッタにはどんな変化が起きたでしょうか?

その結果を次に見ていきます。

バッタは3Gで最強になった!

チームは成熟手前のトノサマバッタを集め、1G・3G・5G・8Gの4つのグループに分けて、それぞれの重力下で2週間飼育しました。

その直前にバッタたちは最後の脱皮をむかえ、2週間の飼育期間中に外骨格を硬くして、成熟に達します。

実験中は常に遠心分離機を回しており、3日に一度だけ、餌やりなどのために最大15分間のみ停止させました。

(対照群となる1Gのバッタは遠心分離機にいれず、通常の飼育下に置いている)

その結果、各グループに興味深い変化があらわれています。

まず2週間後のバッタの生存率は、対照群の1Gで76%だったのに対し、3Gでは81%とわずかに上昇していました。

ところがそれ以上の過重力だと生存率が急に低下し、5Gで51%、8Gでわずか7%となっています。

2週間後の生存率の比較(3Gで最も高かった)
2週間後の生存率の比較(3Gで最も高かった) / Credit: Karen Stamm et al., Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences(2023)

面白いことに、この生存率の傾向はバッタの「外骨格の厚み」や「脚の強度」の変化とも一致しているようでした。

X線で調べてみると、3Gのバッタにおいて外骨格や脚の強度が最大化し、折れにくくなっていたのです。

例えば、外骨格のクチクラ層は「外クチクラ(exocuticle)」と「内クチクラ(endocuticle)」に2つに分けられますが、3Gのバッタで内クチクラが最も厚くなっていました。

外クチクラでは有意な差が見られていません。

一方で、5Gと8Gのバッタでは明らかに外骨格が薄くなっていました。

上:脚の断面図、下:外クチクラ(オレンジ)と内クチクラ(青)の厚みの変化
上:脚の断面図、下:外クチクラ(オレンジ)と内クチクラ(青)の厚みの変化 / Credit: Karen Stamm et al., Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences(2023)

加えて、弾性力を示す「ヤング率(Young’s modulus:材料が受ける力に対して元に戻ろうとする力)」を調べたところ、3Gのバッタの脚においてヤング率が最大化していました。

1Gに比べると、約67%の増加となっています。

画像
Credit: Karen Stamm et al., Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences(2023)

実験後のバッタたちの身体能力までは測定されていませんが、これらの結果は3Gの過重力においてバッタが最も強靭化し、5G以上では逆に弱体化することを示すものです。

こうした重力の違いによる身体変化の仕組みはまだ解明されていないものの、研究者らは昆虫の外骨格が、過重力に予想以上に短期間のうちに適応できることを示した貴重な成果だと述べています。

3Gのバッタジャンプ力などが実際に上がったのかも気になるところですが、チームは今後、カニを含む他の節足動物でも同様の結果が得られるかを実験する予定とのこと。

その結果次第では、生物の身体能力を高める重力トレーニングの方法が確立できるかもしれません。

【編集注 2023.12.12 10:30】
アイキャッチ画像の変更を行いました。

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参考文献

Locusts Raised in High Gravity Grow Freakishly Strong… Up to a Point
https://www.sciencealert.com/locusts-raised-in-high-gravity-grow-freakishly-strong-up-to-a-point

Insects take a spin in the lab – Growing-up in a centrifuge makes their skeleton stronger
https://www.hs-bremen.de/en/hsb/news/news-item/insects-take-a-spin-in-the-lab-growing-up-in-a-centrifuge-makes-their-skeleton-stronger/

元論文

Insect exoskeletons react to hypergravity
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2023.2141

ライター

大石航樹: 愛媛県生まれ。大学で福岡に移り、大学院ではフランス哲学を学びました。 他に、生物学や歴史学が好きで、本サイトでは主に、動植物や歴史・考古学系の記事を担当しています。 趣味は映画鑑賞で、月に30〜40本観ることも。

編集者

海沼 賢: 以前はKAIN名義で記事投稿をしていましたが、現在はナゾロジーのディレクションを担当。大学では電気電子工学、大学院では知識科学を専攻。科学進歩と共に分断されがちな分野間交流の場、一般の人々が科学知識とふれあう場の創出を目指しています。

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