「酸素は制限要因ではなかった」顕微鏡が示した意外な事実
研究チームは今回、昆虫の体サイズと酸素供給能力の関係を直接調べるため、44種の昆虫（10の目）を対象に、飛翔筋に含まれる毛細気管の量を電子顕微鏡で詳細に測定しました。
その結果、非常に重要な事実が明らかになります。
まず、飛翔筋に占める毛細気管の割合は、ほとんどの種で1％以下に過ぎませんでした。
さらに驚くべきことに、体重が約1万倍も異なる昆虫同士でも、この割合はほとんど変わらなかったのです。
具体的には、最小の昆虫では約0.47％、最大の昆虫でも約0.83％と、わずかな差しか見られませんでした。
この関係を化石種にも当てはめると、体重約100グラムに達する巨大昆虫でも、毛細気管の割合はやはり約1％程度と推定されました。
ここで重要なのは、「もし酸素がサイズの制限要因であるなら、大型昆虫ほど毛細気管が大幅に増えているはず」という点です。
しかし実際にはそうなっていませんでした。
これは、昆虫の体サイズが酸素供給によって制限されているわけではないことを強く示しています。
しかも、毛細気管は筋肉の中でごくわずかな空間しか占めていないため、理論上はさらに増やす余地が十分に残されています。
比較として、鳥類や哺乳類の心筋では毛細血管が昆虫の毛細気管の約10倍もの割合を占めていることが知られています。
この事実は、もし酸素が本当に制限要因であれば、進化によって毛細気管を増やすことは十分可能であることを示唆しています。
つまり、昆虫が巨大化できない理由は「酸素不足」ではなく、別の要因にあると考えられるのです。
候補としては、鳥類や翼竜の登場による捕食圧や空中での競争、あるいは外骨格の強度といった力学的制約などが挙げられています。
約3億年前の巨大昆虫は、「酸素が豊富だったから」というシンプルな理由で説明できるものではなかったようです。
むしろ今回の研究は、生物の進化が単一の要因ではなく、環境・競争・身体構造といった複数の要素の相互作用によって形づくられることを改めて示しています。
かつて空を支配した巨大昆虫たちは、単に「酸素に恵まれていた存在」ではなく、その時代特有の生態系のバランスの中で成立していた存在だったのかもしれません。
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現生の昆虫からの推測でしかないし、
濃度が濃ければそれだけ効率よく取り込めたのでは
そんな事は無い
いつまでも、旧説にしがみつきたいのは歳とった人間の性
バカほど新説に飛びつきたがるのも面白い
酸素濃度が原因じゃないならなんだろう…？単純に石炭紀にエサがいっぱいあったから大きくなっただけなのかね
書かれてる内容では、酸素濃度説の否定にはならないと思います。酸素濃度が高かったので、巨大昆虫で毛細気管を増やす必要がなかったという解釈もできます。
昔は重力弱かったからね。
それじゃあ何で当時の陸棲脊椎動物は現代と大差ない大きさまでのものしかいなかったの？
加えて、恐竜が巨大化していたジュラ紀に巨大昆虫がいなかったのは何故？
重力だと思う
当時の地球は今の大きさより何倍も大きくデカかったから
間違いない、自転のスピードもっとクソ早かったから地球上の全生物に遠心力かかってるし、重力軽かったはず。
重力は半径の3乗に正比例
遠心力は半径の2乗に正比例
つまり、地球の半径が大きくなると重力は大きくなるよ（惑星の平均密度が増減するなら、半径を3乗した後に掛け算してくださいね）。
それと、自転速度が大きくなると遠心力での相殺が大きくなるのは、そのとおり。
だけど、遠心力の影響って小さくて、今の地球の自転速度で0.5%相殺（極点と赤道での重力加速度の差）なんですよ。
石炭紀の自転速度でも0.6%相殺になる程度だから大差ないかと。
ツリーに重力(万有引力)や遠心力は半径のべき乗と正比例するとあるが誤りで、反比例するので距離が大きくなれば小さくなる
重力は半径の二乗に反比例する
遠心力は半径に反比例する
が正しい
遠心力は回転速度と半径によって決まる。
外部との角運動量のやり取りが無ければ角運動量は保存されるため、回転速度は半径と回転モーメントによってきまるが、半径が変われば回転モーメントも変わるため、回転速度も変化してしまうし、回転速度がどのように変わるかは、質量が中心部に集中しているのか、それとも表面近くに集中しているのかといった密度の分布の状況次第で違ってくるから、密度分布のデーターが無ければ回転速度を計算で求める出来ない。
従って、回転速度が不明なため、
>遠心力は半径の2乗に正比例
という話も
>遠心力は半径に反比例する
という話もどちらも間違っています。
おっと、寝ぼけて間違えた。
回転モーメントじゃなく慣性モーメントだった。
「進化によって毛細気管を増やすことは十分可能」？
毛細気管を増やしたら、そこへ酸素を供給する体表の気孔の大きさや数を増やさなきゃいけないわけでしょ？
でなきゃ供給元の酸素量が同じで、増えた毛細気管へ分配するだけになって、コストが増えるだけでなんの効果もないことになるから。
もしその方法で酸素供給を増やして体を大きくしたらどうなるか？
体積は体長の3乗に比例するのに対して、表面積は2乗にしか比例しませんよね。
つまり体を大きくした分の酸素を確保しようとすると、大きくなるほど体表面は穴だらけになってしまう。
これは外骨格生物としての強度を確保するのには不利に働いてしまいます。
結局、気管系という酸素取り入れ方式をとる限り、毛細気管の割合1％程度というのがバランスとして限度なんじゃないかしら？
大気圧が高かったからです。
記事では毛細気管の「量」という、あやふやな表現だから分かりにくいですね。
できれば全毛細気管の内表面の表面積の比率が知りたい所…。
ただ、割と昔の研究で、巨大昆虫（正確には昆虫以外の一部節足動物含む）の衰退は酸素濃度低下が原因とは言えない、というのがあったみたいなので、酸素濃度原因説の外堀は埋まってきているのかも知れませんね。
単に、そっち方面に進化してみようみたいなノリ？先カンブリア紀の生物もそう。
可能性に賭けた。
ダメだったら別の方法を試そうみたいな進化の仕方だったんじやない？
生命の進化の初めの方は、可能性があるとだ〜って突っ走るような気がする。
裸子植物もそうだし。
トンボとかカゲロウみたいな不完全変態の生物って、成虫になってからはほとんど成長しなくて、身体の大きさは幼虫時代に決まるんだよなあ。
だから、大きさを決める要素として飛翔筋を調べてもあんまり意味無いというか。まあ、このころのトンボが成虫になってからバッタみたいに脱皮を繰り返してたっていうんなら、わかるけど。
たしかに、ヤゴがどうやってその巨体を維持できてたか調べたほうが早いかも。
成虫も実は飛行できずに少しホバリングできたぐらいで水辺で生活してたかもだしね。
子供の頃(50年前)は山林の近くで、図鑑にも載ってない巨大なクルマバッタ(20センチ超え)を何度も見掛けました。
個人的想像ですが、豊富な餌や気温など、昆虫にとっての環境がいいと、規定回数より多く脱皮したり、越冬したりするのではないでしょうか。
巨大昆虫を目撃した方は多くないけど一定数おられて、それが殆ど子供時代なんですよね。
それを説明する説として「不思議の国のアリス症候群」があります。
視覚がおかしくなって、物が巨大に見えたり小さく見えたりする病気です。
この病気は子供に多くて、数週間～数ヶ月で自然治癒するんで、大人が巨大昆虫を見たっていう人が少ない事とも一致します。
件の巨大バッタもそれだった可能性があるかと思います。
>最小の昆虫では約0.47％、最大の昆虫でも約0.83％と、わずかな差しか見られませんでした。
どこがわずかだ？倍近い比率の違いがあるじゃないか！
そもそも
>毛細気管は筋肉の中でごくわずかな空間しか占めていないため、理論上はさらに増やす余地が十分に残されています。
>進化によって毛細気管を増やすことは十分可能である
という話は果たして本当なのでしょうか？
気管と血管は違うものなので、何かの制限要因があって、筋肉中に占める毛細気管の割合は毛細血管並に増やす事が出来ないという可能性はないのでしょうか？
昆虫などの気管は体内で細かく枝分かれし、最終的に気管小枝と呼ばれる細い管になっており、この気管小枝は筋肉などの組織に直結しています。
気管小枝以外の気管の内壁は、外骨格と同様にクチクラという固い材質で覆われており、昆虫が脱皮する際には体表の外骨格だけではなく、体内で細かく枝分かれしている気管の内壁も共に脱ぎ捨てられます。
素人考えですが、筋肉中に占める気管小枝の割合が多くなると、気管の内壁を構成するクチクラ層に空いた気管小枝へと繋がる穴も多くなり、クチクラ層の面積に対する穴の割合が増える事により、クチクラ層の力学的強度が低下して、脱皮時に気管内壁のクチクラ層が千切れて脱皮に失敗する確率が増してしまうため、筋肉中に占める気管小枝の割合をあまり増やす事は難しいという可能性はないのでしょうか？
他にも、気管内壁がクチクラで覆われている理由の一つに、気管内壁において体内の水分が蒸散によって失われるのを抑制するためというものがあるのですが、気管内壁の面積中に占める気管小枝へと繋がるクチクラ層の穴の面積が増えると、蒸散によって失われる水分量が増すので都合が悪いという事も考えられます。
蒸散説は面白いね
現代でも熱帯雨林にはデカい虫いるし、湿度も重要なのかも
先ず、新説は正しい説と言う事では無い（間違っていると言う事でも無い）
あくまでも、新説、です
ナゾロジーは、兎に角すぐ飛び付いて鵜呑みで断定する事が多い
これは科学的思考とは立場を逆にする物です
読者は努々、其れを忘れてはいけない
回転焼売ってそうなハンドルネームですね
まあ、環境さえ整えてやれば行けるんじゃないかとは思う
昆虫は成虫に目が行くけど、でかい幼虫が孵化する生態
普通はそこいらに1mの芋虫が居たとしてまず生き残れなそうだが、太古の昔は可能だったんだろうな
身近な大小の生き物としては、例えば沢蟹とタラバが居るが
何ででかい蟹が川に住まないのかってと、単に動きにくいからってのが大きいと思う
と言うか根本的に適してないな
サイエンスZEROだったかな？最近「 二酸化炭素濃度を上げた環境で、植物は活発に光合成をするのか 」みたいな実験も目にしたけど（結果は不活性、変化なし）、生命体の活発化に空気の濃度は関係無いのかねえ。
どうにかサンプルが増えて研究しやすくなれば良いけど。そう上手くは進まないのが世の常よね。
否定しているだけで終わっているので単なる記事です。証明しなければ妄信でしかない
つまり捕食のリスクを減らす為に小さく俊敏になったという事か。
重力、酸素濃度、温度、食物、様々な要因で大きかったと思います。今の時代でも手のひら程あるゴキブリや猫並の大きさのバッタがいるのですから
実験には代替わりが早いサイクルであるハエが適任と聞いたことがあるので酸素濃度高い部屋で育てたら巨大化するのかな？
ミルワームとかの実験では巨大化したとか検索で出てきたけどもっと調べてみるか
幼虫でえさ豊富だったからでは？
恐竜が三畳紀の低酸素時代に気嚢システムによってのしあがってきた様に、節足動物も高濃度酸素に適応したのは、間違いないと思います。しかし、進化と言うものは人間が考えるほど単純ではなく、たぶん色々な原因が複合的に重なって
起こる事は間違いないはず。
気圧ですよ
月が地球に近かったからだと思います。何かの理由で地球から月が離れたので、巨大生物が絶滅したのだと思います。
単純に、酸素濃度が低下していくスピードより身体のデカい昆虫が淘汰されてしまっただけなのでは？
身体がデカいメリットがないから早く淘汰されただけのような気がする
月の軌道半径が増えて行く速さは1年あたり約3.8cm程度に過ぎず、石炭紀の始めの頃の月・地球間の距離は37万km(現在の96%ほど)と当時も既に十分遠く離れていたから、｢月が地球に近かったから｣という説は間違いです。
小学生に捕まえられて巨大昆虫は淘汰されていったんだと思う
当時の小学生も大きかったんやな
当時は酸素の濃度が高かったから小学生も大きくなれたんだよ！
大きな池で金魚を育てると小さな水槽で育てた金魚よりもはるかに大きくなるそうです
生物の大きさを決める要因はこの記事で言っているように1つの要因だけではなく複数の要因が絡んだ総合的な環境なのでしょう
なぜ現代基準?
過去基準で見たら小型化したのでは?
大型だと餌も多く必要。
氷河期で餌がなくなったから、体を小さくして餌が少なくても生きていけるようになったとか。
昆虫を高酸素濃度下で飼育すると巨大化するという現象は知られている
事前の推測とは異なる結果が出たので無理やり新説を考えてみました。でも、エビデンスが少な過ぎて穴だらけの論旨なので許してねって感じの論文。
この記事でしちゃいけない断定までしてることへのツッコミはしっかりあったからそこは割愛するとして
高校生の宿題レベルのライターだなぁ…と思う記事を書く人が最近さらに増えすぎてると思うわ
有酸素運動ができたからこそそれほどの筋力などを得られたのかもしれませんね。
記事を書いたからの注目を集めたいという欲を抑えて、酸素濃度が原因ではなかった、というより、原因ではなかったのではないか？というタイトルにしたほうが記事の信頼性が上がったのではないかと思います。まあそう書いてしまうのも仕方ないですよね
何故巨大化できたのかだと時系列が逆でしょ
より小型のものが捕食されず生き残ったって進化の流れじゃないの？
てっきり、宇宙から降り注ぐ放射能の影響ですよ。地球温暖化以降、日本人も脚が長くなり、高身長な人が多くなりましたね。そもそも、地球温暖化は宇宙線、放射能の影響のほうが大きいのです。
つ薬
納得出来る内容じゃない。
タイトル釣りにかかったY
現在の【定説】があって、新たに新説を提唱すると言うだけの話を、【こうであった】はいかん。
酸素濃度ではなく…
高気圧のカプセルに入れて育成したらデカくなった、みたいな話なかったっけ？
高酸素環境下の昆虫が巨大化した理由は、**「酸素毒性回避説（Oxygen Toxicity Hypothesis）」**が最も有力です。
従来の「酸素が多いからエネルギーをたくさん作れて巨大化した」という単純な供給側の理由だけでなく、「大きくなる必要があった」という生存戦略の側面から説明する非常に興味深い説です。
昆虫は気門という穴から空気を取り込み、**気管（Tracheae）**を通じて全身に酸素を拡散させます。これは受動的なシステムであるため、大気中の酸素濃度が上がると、体内に取り込まれる酸素量も自然に増えてしまいます。
酸素は生命維持に不可欠ですが、過剰になると細胞にダメージを与える「活性酸素」を生み出す毒にもなります。特に、成虫に比べて移動能力が低く、環境を選びにくい幼虫にとって、高濃度の酸素は深刻な脅威でした。
幼虫がこの酸素毒から逃れるための戦略が「体を大きくすること」だったと考えられています。
• 表面積と体積の関係： 体が大きくなると、「体積（酸素を消費する細胞の量）」に対して「表面積（酸素を取り込む入り口）」の割合が相対的に小さくなります。
• 濃度のコントロール： 体を大きくし、あえて酸素の取り込み効率を下げる（あるいは体内の組織まで距離を稼ぐ）ことで、細胞が酸素過剰になるのを防いだという理屈です。
つまり、**「巨大化は、高酸素環境下で生き残るための『減酸素』戦略だった」**という逆転の発想です。
昆虫の多くは幼虫期に摂取した栄養と成長したサイズをベースに変態します。
幼虫期に酸素毒を避けるために巨大なサイズまで育つと、その結果として羽化する成虫もまた、石炭期の森を舞う**メガネウラ（巨大トンボ）**のようなサイズになった、という流れは論理的にも整合性が取れています。
もちろん、酸素濃度だけが理由ではありません。
現代では、昆虫が大きくなると鳥などに見つかりやすく食べられやすいため、サイズに制約がかかります。石炭期は「酸素濃度が高い」という生理的な条件と、「空の捕食者がいない」という生態学的な条件が重なった、昆虫にとっての黄金時代だったと言えます。
この「酸素毒性回避説」は、単なる推測ではなく現代の昆虫を用いた高酸素環境下での飼育実験でも検証済です。
酸素の取り込み効率を下げるなら、体を大きくするよりも、気門や気管の径を小さくしたり、毛細気管の本数を減らしたりする方が遥かに効果的な上に手っ取り早いから、体を大きくする理由にはなりません。
幼虫期に酸素毒を避けるためという事なら、そもそも卵から孵化したばかりの1齢幼虫時代は小さかったのですから、酸素の取り込み効率を下げる事が出来なかったにもかかわらず生存可能だったわけですから、体が小さくても酸素毒が問題にならない事は確かです。
ドラえもんがガリバートンネル忘れて来たから
だよ
餌がデカい時代だからじゃねーの？
捕食が記憶にプラスに働き筋肉も遺伝でそのように世代交代で少しずつ大きく進化するし、捕食側の食べる可能性に大きかったかもね。
酸素の問題は、獣医学科中退程度で昆虫知識はちびっこマニア以下だけど、血中の酸素運搬のためのヘモグロビン（昆虫は鉄ではない黄色い血）が、解決。
餌がデカい時代って…それじゃあその餌は何故大きくなれたのか？という話になって話が最初に戻るだけです。
あと、記事にもある通り、昆虫は気管と呼ばれる空気の管を全身に張り巡らせて身体の各所に酸素を供給しているのであって、肺や血鰓といった｢外気と体液の間でガス交換をする仕組み｣を持っていない以上、血液には酸素運搬の働きが無いわけですからヘモグロビンは関係ありません。
そもそも鉄とヘム蛋白が結びついたものをヘモグロビンと呼んでいるのですから、鉄が含まれていなければヘモグロビンとは言いません。
因みに、昆虫でヘモグロビンを持っているのは、ユスリカの幼虫等のほんの1～2種限定の例外的な存在に過ぎません。
地球て回る駒に例えると、勢い落ちたグラグラ状態。
たしかに重力重くなってるよね。
ただ、かなり素人な考えで述べるともっと単純な理由かもしれないなぁと。
「何事もいきなり小型なものは作られない」
これが自然の摂理とするなら「作られる物、創作物」などにも当てはまるかもしれないと。
初期の電卓は部屋いっぱいに演算するための機械が積まれていたが、今は財布にはいってしまうくらいカードのような薄さにまで進化した。
パソコンのようなものも同様で、現在は手軽に持てるノート型に。
持ち運び電話もショルダーバッグの大きさだったのが、スマホという小ささになった。
始めから小型なものは作られず、進化の前には巨大化するのが、機械に見られる進化現象なのは明白。
機械における人工現象が自然や生き物にも、セオリーのように当てはまるのではないかな。
色々考えると楽しい。
うーん、随分断定的な記事だな
あらゆる『生命体』の基本願望。
1)自分の複製(コピー)を大量に創りたい。
2)大型化したい＝捕食されたくない。
魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類、昆虫類…etc.→全てに当てはまる原則。
vs.縮小化→巨大化した結果,様々な困難が発生⁉
EX)移動の不自由、大量の食糧必要…etc。
酸素濃度の高い空気で昆虫を育て繁殖させると大きな個体になります。
だから酸素濃度で大きくなったとは言えないのはわかる。原因と結果が反対の可能性があるので。
ちなみに、そのようにして大きくなったゴキブリを見ると、手のひらくらいの大きさで気絶するくらい気持ち悪いです。
>酸素濃度の高い空気で昆虫を育て繁殖させると大きな個体になります。
>だから酸素濃度で大きくなったとは言えないのはわかる
｢酸素濃度が高いと大きな個体になる｣のに｢酸素濃度で大きくなったとは言えない｣って！？話が矛盾しています！
誰か高酸素濃度で何代も昆虫を繁殖させてみた人とかいないのかな。
月が今より近くにあって斥力働いてたからじゃないのと思ってます。
月が斥力を及ぼすのなら、たとえ距離が遠くなっても斥力の影響が無ければおかしいという事になるけど、現在の月には斥力なんか無いので、その説は間違いだと断言できます。
ついでに言えば、当時の月までの距離は約37万kmほどで、現在と大きな違いはありません。
昆虫や恐竜が大きかったのではなくて、我々や今残っている我々や現代の生物が小さいんだと思う。
好奇心は賛成なんだけど、これが解明されたとして、その先に何があるんだろう。
どれもあーだこーだ言ってるけどつまらん
私は当時の小学生が巨大だった説を推すよ
のびのび育ったから
現生昆虫の飛翔筋内の毛細気管の体積比が0.47～0.83％とほぼ一定なので、酸素濃度がサイズの制約条件ではありません
哺乳類に置き換えると↓みたいな話になるんですかね？
（人為的品種改良は除く）現生哺乳類の体重に対する心臓の重量比は0.35～0.8%とほぼ一定なので、恐竜時代の哺乳類が小型だったのは酸素濃度が要因ではありません
当時は世界がまだ狭かったのです。
＞のびのび育ったから
意外と本質だよね
環境が安定してれば大きい方が有利になる
不安定化すれば一気に不利になる
進化があらゆる方向に突き詰めるにしても
結局複合要因だから、上限に達したかどうかすら分からない
この記事、飛翔筋に対する気管の体積が現代の昆虫と同じ割合である。しか証明してない。
否定したのは、高濃度酸素による気管の省略（小径化）でその省略できたスペースを筋肉に割り当てて巨大化を可能にした。という仮説。
結局高酸素が巨大化に寄与したという説を覆せていない