これらの赤外線画像は蝶の羽がいかに生きているかを示している

エウマエウス アタラ蝶の虹色に輝く青い羽から、ヒメアカタテハの特徴的な燃えるようなオレンジ色まで、蝶には非常に魅力的な羽があることは周知の事実です。長い間、昆虫は生命のない細胞の集合によってそのような輝きを実現しているかのように思われていました。しかし今、新しい研究により、蝶の羽には実際には重要な目的、つまり羽の温度を注意深く調節する役割を果たす生きた細胞のネットワークが含まれていることが示唆されています。このネットワークには「羽の心臓」と呼ばれるものがあり、1 分間に数十回拍動して血流を制御します。

蝶の羽の中の複雑な構造をより深く理解するために、コロンビア大学とハーバード大学の研究者たちは新しい赤外線画像化技術を開発しました。

研究チームは、50種以上の蝶の羽の鱗粉を取り除き、その下に潜む内部のニューロンを詳しく観察した。その後、特製のサーマルカメラで羽の冷却過程を記録し、特定の領域から熱が放散される場所を浮き彫りにした。

最終的に、先週ネイチャー誌に発表された研究で示されているように、彼らは蝶の羽の間の温度分布を示すカラフルな地図を作成した。

「蝶の羽は薄くて繊細なので、これまではこれが困難でした」とハーバード大学の昆虫学者で論文著者のナオミ・E・ピアス氏は言う。非侵襲性のサーマルカメラは、壊れやすい羽の構造を邪魔することなく観察する上で鍵となった。

ヒートマップは、蝶が最高の状態で飛翔するために必要な狭い温度範囲を明らかにしている。蝶は主な熱源として太陽に頼っているが、太陽の下では蝶の羽はすぐに過熱し、寒い環境では血流が遅くなり、動きが妨げられる可能性がある。

研究者たちは、昆虫の自然環境を再現するために、上からランプを照らして太陽光をシミュレートしました。その結果、蝶の羽の細胞が太陽の方向と強さを感知し、理想的な温度を維持するために特定の行動をとることがわかりました。たとえば、一部の種はそれに応じて羽を閉じたり、太陽から離れて傾いたりします。

「蝶は羽で熱を感知する能力が非常に高いのです」と、カリフォルニア大学アーバイン校の進化生物学者で、この研究には関わっていないアドリアナ・ブリスコー氏は言う。「[蝶が]熱を感知し、行動的に反応することを示すのは、その生理学的根拠を詳細に調べる上で非常に興味深いことです。」

ブリスコー氏は最近、蝶の体温調節についても調査した別の研究を発表したが、同氏のチームは実際の生息地での行動に焦点を当てていた。地球温暖化により、蝶は地元の環境に適応する必要があり、困難に直面することになるだろうとブリスコー氏は言う。

将来、コロンビア大学とハーバード大学のチームは、蝶の体温調節技術が耐熱航空機の開発に役立つことを期待している。高温によりすでに商業飛行が中止されているため、これは特に役立つ可能性がある。

「これは飛行機の翼を設計するためのインスピレーションだ」とコロンビア大学の応用物理学者で研究著者のナンファン・ユー氏はプレスリリースで述べた。「翼の設計は飛行力学の考慮だけに基づくべきではないかもしれない」