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『昆虫-驚異の微小脳』小さな昆虫の小さな脳。ここに隠れた驚きのシステムがある。昆虫の能力を見直すほどの世界が見えてくる。興味ある一冊。是非!

■昆虫-驚異の微小脳■ 


地球上でもっとも種が多く、繁栄している生物『昆虫』。この昆虫の脳は1立方mmにも満たない。著者はこれを『微小脳』と命名し、その知られざる機能を解き明かしていく。そこには驚くほどの巧妙なシステムがある。昆虫の繁栄はこの『微小脳』にあるとして、研究成果を通し“凄さ”と“面白さ”そして“不思議さ”を伝える一冊。

内容は、一部にやや専門的で難しいデータも含まれる。そんな箇所は流し読んで、大意をつかみたい。一般向けを心掛け、表現に気配りがあることも感じながら読んだ。何とか昆虫の世界を『脳』を通して伝えたいという著者の気持ちの伝わる新書。解説も難しくなる一歩手前で、分かりやすく表現しているところに著者の真摯な姿勢と人柄を感じる。
お薦めの一冊。


『昆虫-驚異の微小脳』
★詳細はこちら↓



水波誠(みずなみ・まこと)著
2006.08.25. 発行
中公新書 1860



★★★★☆ 難易度
★★★★☆ 蘊蓄度
★★★★★ お勧め指数
★★★★★ 保存版
★★★★★ 編集、構成
★★★★★ 総合評価



◆ 感銘・共感・知見の一文 ◆

◎【昆虫】  ★Keyword=【外骨格】 P10
・全動物種の2/3を占め、これまでに約100万種が知られるが、熱帯雨林に生息する未知の種が1,000万種を超えると推測される。
・4億年以上前のシルル紀~デボン紀に甲殻類から進化。最初のは「トビムシ」のように翅のない【無翅昆虫類】。約3億年前の石炭紀に【有翅昆虫類】が出現。「トンボ」「カゲロウ」次に「バッタ」「ゴキブリ」、ペルム紀に「カメムシ」「甲虫類」、中生代に「チョウ」「ハチ」が出現したらしい。
★古生代に出現した「メガネウラ」は、翼開長約80センチ。【外骨格】の昆虫がなぜこんなに大きくなれたのか?古生代の酸素濃度が高かったこと、競合がなかったことなど諸説ある。【恒温動物】のように運動能力や知能が高い相手が多い時代では分が悪い。
【恒温動物】は、サイズを小さくすると体温維持のエネルギー効率が悪くなるが【変温動物】の昆虫はサイズを小さくすることで活路を見出し、進化的成功を収めた。

◎ 「新生代に爆発的に増加した原因」 ★Keyword=【完全変態】【共進化】 P11
1.翅を獲得し移動能力が増加したこと
2.変態により、成長期と繁殖期を分離し、効率的資源利用ができたこと
★【完全変態】する昆虫に顕著で、【不完全変態】に比べ種数が圧倒的に多いことも“有利”である裏付け。
3.被子植物との共生関係ができたこと
「甲虫目」「チョウ目」「ハチ目」など。新生代に出現した【被子植物】と【昆虫】の関係は、蜜、花粉の提供とポリネータ(受粉媒介者)で【共進化】による爆発的な種分化が起こる。
★この3目で全動物種の50%を占める。【被子植物】は全植物種の80%を占める。共に、陸上の生態系を築き上げた主役的な存在。
★★『以上、3つの成功理由のいずれにも、神経系の働きが綿密にかかわっていることは、従来見過ごされてきた』と著者。

○「「ヒト」「昆虫」の“脳”比べ」  ★Keyword=『微小脳』 P15
・昆虫の“脳”⇒ 頭部に多数のニューロン(神経細胞)が集合した頭部神経節があり、感覚情報の統合、記憶・運動の制御を担うことで“脳”と呼ぶ。
・ニューロンの数⇒ 「昆虫」:「ヒト」= 100万:1,000億。
★著者はこのニューロンの比率を、スーパーコンピュータとノートパソコンに例える。個人ユーザーのニーズには性能は劣るが使い勝手の良いノートパソコンが圧倒的。生態系の生存競争においても、『微小脳』のほうが圧倒的に成功していると考えられはしないか?

◎「ヒトの脳と昆虫の【微小脳】比較」P278
容量の少ない【微小脳】の場合、脳へ伝達される情報は、末梢にある感覚ニューロンで取捨選択された後の情報。“粗い”情報処理というデメリットより“速い”情報処理というメリットを優先したネットワークで、昆虫にとって“速い”情報処理がいかに重要性なのかを検証している。
・【微小脳】では、単一のニューロンが情報処理の機能単位として働くため、ニューロンの働きに還元して理解できる。巨大脳の場合、単一のニューロンへ還元して理解することは難しい。
・【微小脳】の視覚系では、形態視より運動視が重視される。【巨大脳】が細かな特徴まで捉えるパターン認識とは異なる



◆ ポイントひろい読み  BEST 5  ◆

○「『ハエ』は愚かな生き物だろうか?」   ★Keyword=【解放血管系】【気門】【平均棍】 P5  
 【解放血管系】
・昆虫は、哺乳類のような【閉鎖血管系】ではなく、組織や器官が直接血液に浸される【解放血管系】。心臓に相当する【背脈管】により体内を循環。
・【気管系】は、肺もなければ、ヘモグロビンもない。体の両側にある【気門】から酸素を取り込み、直接組織へ送られる。代謝で生じる二酸化炭素もこの【気門】により排出される。

 『ヒト』に見劣りしない機能
・飛翔能力:羽ばたきは、300回/秒。飛距離は、体長の250倍/秒。
・【複眼】:視力(空間分解能)は『ヒト』の1/10×nと劣るが、時間分解能は数倍高い。
・【平均棍】:4枚の翅のうち後部の2枚が棒状に退化している。飛行機のジャイロスコープの役目を果たし、方向を維持するための安定装置として機能している。
≪こうなると“退化”と表現できない。むしろ“進化”に思えてくる≫

○「鳥の“翼”昆虫の“翅”の起源」P104
・「鳥」の翼は前肢、「昆虫」の翅は胸部の背板が伸びたもので起源が異なる。アクロバット的な飛行をする「ハエ」「ハチ」の飛行能力は人工的に模倣できていない。また、飛翔の力学の仕組は、解明されていないものが多い。

○「臭覚」P123
・雄の「カイコガ」の臭覚器官である触覚は、数分子の【性ホルモン】がでも検知する。「イヌ」の臭覚も優れているが、臭覚系のニューロン数で「イヌ」より数桁少ない。昆虫が備える能力は驚異である。
・「ゴキブリ」「ミツバチ」は、触覚を動かし匂いの位置を検知できるため、固定した位置に鼻をもつ動物に比べ、空間的に匂いを捉える能力が高い。

◎「社会性昆虫コロニーは【超固体】」  ★Keyword=【超個体】 P226
・社会性昆虫のコロニーにおける機能の分化は、多様な細胞が一つの個体を形成する多細胞生物の機能分化に似ている。
『多数の個体の分業により成立している社会性昆虫のコロニーは、それ自体が繁殖のための一つの単位である。【超個体】と呼ばれるゆえんである』
≪ヒトも60兆といわれる細胞の集合体であり、【超個体】であるととらえる考え方を思い出す。拡大解釈すれば、生態系も一つの【超個体】となる。こうなると、今度は『個』とはなんなのか…?の問題が生じてくる≫

◎「ミツバチの【8の字ダンス】」  ★Keyword=【8の字ダンス】 P126
・【8の字ダンス】で「ミツバチ」は尻を振りながら直進する。この方向が餌場の方向、真上方向を太陽方向に見立て、餌場と太陽がつくる方向を表示している。尻ふり運動の際、翅を震わせる音の持続が1秒に対して200mほどの距離。働き蜂は、暗い巣箱の中で、触覚を使い音を読み取り、ダンサーについて回りながら情報を受け取る。
★「ミツバチ」は本来、熱帯の昆虫。温帯へ進出し、大木の洞(うろ)などで営巣するようになる。しかし、太陽や外部の光が届かない。その解決策が【8の字ダンス】。太陽の方向を反重力方向に読み替えたなど、この小さな昆虫のどこにこれほどの知恵があるのだろうか。
★ダンサーが、どのように餌場を記憶してダンスに表現し、受け手はどのように記憶するのか?【微小脳】研究の最大の課題でもある、と著者。



◆ チェックポイント  BEST 5  ◆

○「昆虫:眼の仕様」  ★Keyword=【連立複眼】【重複複眼】 P39
・ 雌雄で異なる複眼比較 「ハナアブ」「イエバエ」「ミツバチ」
・雄の複眼は正面で左右が接しているが、雌は離れている。雄は、空中で交尾するため追跡行動する必要があり、左右の複眼で同時に捉え距離感を得る。
・ 画素数で比較
・「イエバエ」の複眼は左右合わせ12,000の個眼、「トンボ」の複眼は50,000の個眼(種により異なる)をもつが、デジカメの画素数に及ばない。複眼は、像も粗く、視力(2点識別能力)は0.01~0.02程度で、「ヒト」に比べかなり劣る。
★解像度だけで優劣を決められる訳ではない。個眼を増やすことで視野が広くなり、半球状の複眼をもつ「イトトンボ」は360度の視野を確保。
・ 2種類の複眼比較
・【連立複眼】:「トンボ」「バッタ」「チョウ」
個眼の直下に光受容部があるため、その個眼の光のみ受容する。シャープな像を得られるため昼行性昆虫に多い。
・【重複複眼】:「ガ」「ホタル」
レンズから離れた位置に光受容部があるため、真上の個眼だけではなく、周囲の個眼からの光も受容する。このため暗い中で光を集める夜行性昆虫に多い。

◎「昆虫:眼の能力」  ★Keyword=【時間解像度】【ちらつき融合頻度】 P48
・ 【時間解像度】比較:1秒間に何回の明暗変化を認識できるかの能力=【ちらつき融合頻度】
・「カタツムリ」:4ヘルツ/「ヒト」:15~60ヘルツ/「ハエ」:150ヘルツ
★「カタツムリ」は4回/秒以上は静止しているものと区別がつけられない。
・蛍光灯はその倍の周波数で発光するため、50ヘルツの東日本では100回/秒、60ヘルツの西日本では120回/秒点滅している。ということは、「イエバエ」には蛍光灯が、チカチカして見えることになる。
≪こんなチカチカするところによく平気でいられるなぁー…「ハエ」には不思議な「ヒト」の世界?≫
・ 色彩認知能力比較
「ミツバチ」:1個の個眼に8個の視細胞があり、紫外線340nm(2個)、青色463nm(2個)、緑色530nm(4個)のそれぞれに高感度。
「ヒト」:3種の【錐体細胞】があり、青色420nm、緑色530nm、赤色560nmに最大感度をもつ。

◎ 【第三の眼】  ★Keyword=【単眼】【松果体】 P74 
・「バッタ」「ハチ」の頭部には複眼以外に3個の【単眼】がある。昆虫の多くが3個の【単眼】をもつが、「ワモンゴキブリ」「ヤガ」は2個。「カブトムシ」などもたない昆虫もいる。
★脊椎動物も【第三の眼】(額眼/中央眼)を備えていた痕跡がある。今日【中央眼】のある動物は「ヤツメウナギ」「ムカシトカゲ」など少数派。「ヒト」などでは、1日の活動リズムの調整を司る【松果体】(内分泌器官)として内部に納まっている。
・【単眼】は明暗の変化を感知する単純な感覚器。空と大地のコントラストを感知が目的らしい。
・信号を伝える介在ニューロンの数は数十個程度で、複眼に比べ信号伝達が早いことが特徴。【単眼】は単純な情報しか感知できないが、素早い行動制御をするには圧倒的に有利。
★★『ここに“単純な生物デザイン”の良さがある。これが【単眼】デザインの本質であり、【微小脳】のデザインの本質なのかもしれない』と著者。

◎「進化系統の頂点に位置する生物」P168
・「ヒト」と「昆虫」に共通の遺伝子が次々に発見されている。(ホメオティック遺伝子)
・先カンブリア紀初期に【新口動物】【旧口動物】へ分岐、【新口動物】の頂点に「ヒト」が、【旧口動物】の頂点に「昆虫」が位置している。その2系統の頂点にそれぞれ「ヒト」と「昆虫」が位置している進化系統樹は、改めて「昆虫」が地球上で、繁栄している生物であると納得させられる。
■用語■
■ホメオティック遺伝子
発生初期の体の体制や構造などに関する遺伝子
■【旧口動物】
初期胚に形成された原口がそのまま口となる動物
■【新口動物】=後口動物
原口が肛門となり、口は別に形成される動物

◎「「アリ」「ハチ」の【定位】」  ★Keyword=【太陽コンパス】【偏光コンパス】【定位】 P244
・【太陽コンパス】を使い巣へ戻る「アリ」「ハチ」は、なんと時刻による太陽の位置関係から【定位】する。刻々と移動する太陽の位置から読み取るとは驚きである。
・さらに、太陽が出ていない時には【偏光コンパス】を利用。青空の一部さえ見えれば【定位】ができる。太陽のある方向は長波長の光に富んでいる。この偏光を感知して太陽の位置を特定。【複眼】に偏光受容領域があり、ここの紫外線受容細胞が偏光を検知しているという。



supercomputer×notebook computer  『例えの妙』  supercomputer×notebook computer

前回の『ヒトの見ている世界 蝶の見ている世界』で本書の紹介があり、以前読んだ新書を改めて読み返した。昆虫の知能を【微小脳】と称して論じ、それまで思いもよらなかった有意差や機能を知り印象に残っていた本。

著者は「ヒト」の脳をスーパーコンピュータに、「昆虫」の微小脳をノートパソコンに例える。性能は劣るが使い勝手の良いノートパソコンが量では圧倒的に普及している。生態系の生存競争においても【微小脳】のほうが圧倒的に成功していると考えられはしないだろうか?

大変に解りやすい"例え”であると同時に、今日のPCや携帯の普及した時代に良くあった技ありの“例え”。【微小脳】は粗さはあるがそれ以上に“速い”情報処理を優先したネットワーク。【巨大脳】の持ち主が、「ハエ」や「ゴキブリ」を捕えようとしても、“速さ”を優先する【微小脳】の持ち主にマンマト逃げられる。
どこか、イソップ寓話のような感じさえしてくる。



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日頃より、身近な科学に興味があり、新書などいろいろ読み漁り、また読み耽っています。
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