ついに解明!「蚊」はどうやって人の手を避けているのか?

なかなか倒せないのにはこんな訳が……

我々人間に狙いを定め、気づかぬうちに血を奪う……ふわふわ飛んでいるようで、スナイパーさながら的確に、迅速に任務を遂行し、おまけに嫌~なかゆみをお見舞いして去っていく夏の風物詩(?)。……そう、「蚊」です。

追いかけて両手で挟み撃ちしようとしてもなかなか捕まらない! そんな悔しい経験をしている人も多いはず。それは、蚊がほかの虫とは異なる特殊な飛行特性を持っていることが原因かもしれません。

実は蚊の飛行中の観察は非常に難しく、どのようなメカニズムで飛行しているのか、これまではよくわかっていませんでした。それを明らかにしたのが、千葉大学大学院 工学研究院助教、中田敏是先生です。

蚊は、感染症を媒介することからもその生態の解明は重要な研究テーマです。飛行メカニズムがわかれば、蚊を寄せ付けない方法を見出せる可能性があります。それだけでなく、その精巧な飛行メカニズムが明らかになることでドローンなど無人航空機の改良に応用することも期待されています!

中田先生が明らかにした蚊の飛行特性とその研究過程、さらに蚊の運動を機械工学分野へ活かすバイオメカニクスの話など、興味深い研究内容について伺いました。

視覚ではなく触角で障害物を検知している⁉

──まず、先生が蚊の飛行特性について研究を始めたきっかけを教えてください。

もともと私は虫の羽ばたき、たとえば虫が羽ばたくことで周りの空気がどのように変化し、どれくらいエネルギーを使うのか、といった研究をしていました。いわゆるバイオメカニクス、生体力学という学問分野が専門です。

イギリスのオックスフォード大学でポスドク研究員をしていた際に、蚊の研究を専門にしていた方たちから私の所属していたグループに声がかかり、2013年から一緒に研究をすることになりました。

蚊が暗闇でも壁や床にぶつからずに飛べるのは何故か? と考えたときに、「どうやら気流を検知しているからではないか、それなら力学的解明が必要だ」ということになったわけです。

気流を検知するジョンストン器官が触角の根本(赤丸)についており、この器官を利用して気流の変動を感じ取ることで、体長の約10倍、3〜4センチ下に床があることを検知できる。

──「蚊が暗闇でもぶつからずに飛べるのは、気流を検知しているから」という仮説を最初に聞いた時は、どんな印象でしたか?

「挑戦的な仮説だなあ」と驚きました(笑)。

というのも、虫は「複眼」を持っているなど、視覚がすごく発達しているというのが我々にとっての常識なので、基本的には、障害物なども視覚を使って検知するというのが当たり前だったんです。それなのに、目ではなく、触角を使って感じ取った情報で飛んでいるなんて……。「そんなことあり得るの?」といった印象でした。

──その常識が覆ったということですね……。

そうです。研究の結果、「蚊は、みずからの羽ばたきによって生じた気流が壁などの障害物に跳ね返って乱れるのを検知することでぶつからずに飛ぶことができる」ということがわかりました。常識を覆される結果に我々自身驚きました。

気流を検知するのは触角についたジョンストン器官と呼ばれる場所で、体長の約10倍、3〜4センチ先の気流の乱れを検知できます。わずかな空気の流れも読み取ることができる「超高感度センサー」が、蚊の身体に備わっているというわけです。

シミュレーションによって得られた羽ばたく蚊の周りの気流。赤色が下向きの流れ、青色が渦の表面を表す。この気流が床などの障害物に当たることで、蚊の身体の周りの気流も変化する。