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  MASA ラボ ---鸚鵡(オウム)の会議は白昼夢--- 

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2010.11.10
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カテゴリ:
  「鳥がうれしそうに鳴いている」
 
  「植物が元気に花を咲かせている」

研究者はこのような文章を研究記録ノートには書きません。
それは、書いてはいけないことを書いているからです。

さて何がよくないのでしょうか。

----------

科学を研究するにおいて、してはいけないことがあります。
それは

 『人間の意思を入れる

ということです。
上記の文章には、「うれしそう」 や 「元気に」 といった人間の主観があります。
これは根拠がないので書いてはいけません。

人間の意思を入れてはいけないという当然の性質が、
科学に対して非人間的な冷たい印象を与える原因
になっています。

しかし、そんなことはどうでもよいのです。
ブログトップに載せている三行詩の五節目にあるように、自然には心はないのです。
心という人間スケールでは、世界は語れません。

しかし、科学に心がなくても人間は科学にロマンを感じます。
科学にはロマンというものがないのに、人間は感じます。
それは、詩そのものには感動がないのと同じです。
その感動は詩から湧いたものではなく、自分自身から発生したものです。

ブログトップに書いてあるように、
人は見えない世界を想像力で信じることができます。

----------

しかしどうしても人間は、人間の感覚で世界を読み解こうとするので、
その解読はしばしば暗礁に乗り上げます。
驚くことに、次の文章は良くない書き方です。

  「昆虫が飛んでいる」

「飛んでいる」 という当たり前の表現が、長い間 『昆虫が翅を持っている理由』 
の研究を妨げてきた元凶でした。


(続く)
----------

【口直しの画像】

シイタケのひだ
図1 : シイタケのひだ


繊維のような菌糸でシイタケができていることが分かると思います。

キノコはスライスが難しいので、要工夫です。







Last updated  2010.11.10 23:25:35
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2010.11.09
カテゴリ:
魚のヒレの役割について質問したところ、様々な解答をいただきました。

 ・Uターンする
 ・方向転換やオールの役割
 ・泳ぐ
 
という、移動手段の他に

 ・姿勢を保つ
 ・美しく見せる

等もあがりました。
解答を寄せてくださり、ありがとうございました。

----------

KF先生が虚ろな目でメロンパンを開封していました。

四つ葉 KF 「聞いてくださいMASA先生。このメロンパン 『おいしいめろんぱん』 って言うんですよ」
 
      「美味しいの?」

四つ葉 KF 「今日初めて食べるんです」

もそもそとメロンパンを食んでいたKF先生が、ぽつりと言いました。
 
四つ葉 KF 「何か表面が湿ってて、サクサク感がないです」
 
      「見た目でもサックリはしてない感じだね」

メロンパンの議論はそこそこにして、魚にヒレが何故あるか尋ねました。
 
四つ葉 KF 「ん~。バランスをとるためじゃないですか」

予想は『泳ぐため』だったのですが、見事に外れました。
寄せられたコメントにもありましたが、『バランスを取るため』という考えは
実は自分の中になかったので、非常に勉強になりました。

----------

花村美葉さんから寄せられた質問
 『昆虫に羽根が出来た理由
に対するおしゃべりが今回から始まります。

自分は物理屋なので、物理を絡めて説明したいと思います。
さてその前に軽く準備体操です。

昆虫にはねができたのは何故でしょうか?

それについてどのような考えが出てくるのか、非常に興味があります。
貴重なご意見、お待ちしています。

----------

《用語解説》

四つ葉
【KF先生】:自分は内容を知らないが、生物専門。
       カビと微生物に造詣が深い女性。
       ネズミの脈拍を計測するのが得意。
       最近はポリフェノールの研究をしているらしい。







Last updated  2010.11.09 19:53:09
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2010.11.02
カテゴリ:
カギムシの粘液の話がコメントにありました。
カギムシは、奇妙な形の様々な生物が登場したカンブリア紀にいた、
有爪動物の生き残りだと考えられています。

前回の図の 『ちくわの分類』 にある有爪動物ですが、
現在地球上にいるのはカギムシのみです。

このあたりの話は自分はよく知りませんので、今後の研究に期待です。

----------

昆虫の中には化学反応で身を守るものがいます。

ホソクビゴミムシというゴミムシは化学物質の蒸気を発射します。

体内にあるジヒドロキシベンゼンを過酸化水素によって酸化し、
100度を超すベンゾキノンの蒸気を、ピストルの音のような爆発音とともに噴射します。


ホソクビゴミムシの防御
図1 : ホソクビゴミムシの防御


実際にこの虫に出会ったことはないですが、昆虫のおしりから100度の蒸気を噴出されたら、
昆虫嫌いになるかもしれません。
見知らぬ昆虫は素手では触らないことが基本でしょうか。

もっと強烈な武器を持っているのが、図2のヤスデです。
このヤスデシアン化水素を放出します。
シアン化水素は青酸ガスの呼び名の方が有名でしょうか。

事件ものでおなじみの青酸カリは、胃酸と反応して出てくる青酸ガスが危険なのです。


ヤスデの青酸ガス
図2 : ヤスデの青酸ガス


ポイントは、巧妙にも体外にて物質が分解されると言うことです。

このヤスデはおよそ0.6ミリグラムものシアン化水素を放出するそうです。
人間の致死量ではありませんが、動物ではどうなるかわかりません。
毒ガスを放出する昆虫とは大したものです。

ヤスデは毒物を分泌する種類が多いので、素手で触りたくない生物です。

----------

【次回のための質問】

  魚にヒレがあるのは何故でしょうか?

----------

よろしくお願いします。







Last updated  2010.11.03 00:09:39
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2010.10.29
カテゴリ:
 『カミキリ虫とカブト虫の幼虫が似てるのは何故か』

というコメントをsnowrun29さんから頂きました。
今回はその話をいたします。

----------

動物が発生するときは、爬虫類、両生類、鳥類や人間、はては昆虫までも
発生初期の段階においては同じ構造をしています。

受精卵が細胞分裂を繰り返し細胞の団子になった時、表面に陥没が生じます。
その陥没はやがて反対側の表面をつらぬき、細胞の団子はちくわ状になります。

この間の内側は消化管になり、
最初に陥没した側が口になるのを旧口動物
突き抜けた側が口になるのを新口動物と言います。
シリーズの(その2)で出てきた図は、ここから区別されているのです。


ちくわによる区別
再掲図1 : ちくわによる区別


ちくわ状の表面はやがて皮膚や神経系になり、脊椎動物においては骨格なども
これに沿って形成されるのですが、長くなるので詳しく説明はしません。

つまり、ちくわにそって身体が作られるため、
ちくわには体節という繰り返し構造が生じます。

この体節は身体の基本形なので、どの生物も似ています。
ここから発生がすすみ、それぞれの生物ごとの特殊化が始まるのです。

例えば、お好み焼やタコ焼き、ホットケーキ、もんじゃ焼きなどは完成品だけを見れば区別できますが、
下ごしらえの段階では見た目が似ているのと同じことです。


体節の変化
図1 : 体節の変化(イメージ図)


図1は下に行くにつれて進化しています。

一番下は昆虫で、頭部は6つの体節からなっています。

最初の体節の肢は途中でなくなり、代わりに複眼を持ちました。
二つ目の体節の肢は触角になり、
三つ目の体節は退化し、
あとの3つの体節は順番に、大あご、小あご、下唇という昆虫に見られる口器になりました。

再掲図1と図1を見比べてみてください。
図1の一番上はミミズに見えると思います。
図1の真ん中あたりは、ダンゴムシに見えないでしょうか。

昆虫のバラエティに富んだ変化は、この肢が変化し、翅(はね)や触角になったり
感覚器になったりした結果、生まれたものなのです。
幼虫というまだ成長が未熟な状態は、いわば進化の途中なので
カミキリ虫とカブト虫の幼虫は似ているのです。


【人間と昆虫の祖先 シリーズ】 おしまい
----------






Last updated  2010.10.29 23:02:25
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2010.10.27
カテゴリ:
エクソシストという映画をご存じでしょうか。
自分は見たことがないのですが、聞くところによると
悪魔に取りつかれた人間がブリッジをしながら高速移動するそうです。

それはとても気持ちが悪く 「まるで虫みたい」 だそうです。

----------

1820年頃、ジョルジュ・キュヴィエによって
動物の体の構造いわゆる 『ボディープラン』 は
脊椎動物、節足動物、軟体動物、棘皮動物の4タイプだと考えられていました。
【棘皮(きょくひ)動物とは何でしたでしょうか? 復習は前回の図参照】

脊椎動物と節足動物の持っている神経系と腸管は図1のように上下の違いがあったため
ボディープランが異なるものであると考えるのは当然でした。


神経系と腸管の位置の相違
図1 : 神経系と腸管の位置の相違



この説に対して、エティエンヌ・ジョフロワ・サンティレールという長ったらしい名前の
博物学者が、『全ての生物は1つのボディープランから成る』 と主張しました。
つまりジョフロワは
 『節足動物(昆虫)が逆立ちをすれば、脊椎動物と同じになる
と考えたのです。

当時としては、この説を裏付ける明確な根拠がありませんでしたが、
とはいえ否定する根拠もありませんでした。

となると、支持されるのは幅広い生物学の知識を持ち、学界の権威であった
キュヴィエに支持が回るのは当然でした。

ジョフロワの説が証明されたのは、それから180年後、今から約10年前のことです。

----------


 人間も ブリッジすれば 昆虫に


エクソシストのブリッジ移動が気持ち悪いのと、昆虫の歩行が気持ち悪いのは
同じなのかもしれません。


(続く?)
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Last updated  2010.10.28 00:01:25
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2010.10.26
カテゴリ:
『共通の祖先』 の名前の候補として

 ポッコリケロットくん
 船艦(先勘)ほぼ虫くん
 ヒューマノイドインセクト
 ジンチュウ(人虫)
 ムシオくん

が上がりました。
偶然にもヒューマノイドインセクトは自分も思いついたのですが、
程なくして、仮面ライダーが脳裏に浮かびました。

キャラクター化するならムシオくんでしょうか。

戦艦は気に入ったワードですが、この生物は昆虫ではないので、
虫と言うワードがない、ポッコリケロット (pocorrykelot) を採用したいと思います。

ポッコリケロットから、脊椎動物と昆虫がどのように分岐したのかを示します。


昆虫と脊椎動物の分岐点
図1 : 分岐点


下に行くにつれて進化しています。

大筋の進化の過程を見ると
新口動物旧口動物が分岐し、
新口動物の頂点には脊椎動物、旧口動物の頂点には昆虫が君臨しました。

つまり進化レベルにおいて、昆虫と人間は同等なのです。
陸生脊椎動物には知能がありますが、それは生きていくための戦略の一つにすぎません。
つまり、知能がある=進化している というのは人間の思い上がりなのです。


この図表の見方は、例えば、タコは道を外れたので
どう進化しても昆虫にはなりえないということです。


(続く?)
----------







Last updated  2010.10.27 01:47:46
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2010.10.25
カテゴリ:
コメントにてカンブリア紀の話をsnowrun29さんがしてくれました。
単眼・複眼の締めにはもってこいのネタなので、
今回はそれを新鮮なうちに握りたいと思います。

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脊椎動物昆虫は、はるか太古において共通の祖先から別れ、
それぞれ独立に進化してきました。
つまり、別々の生物である脊椎動物と昆虫を同一の理論で扱うことはできません。

・・・というのがつい最近、12~13年前までの定説でした。
実は昆虫を扱う生物学は、まだ産声を上げたばかりなのです。

つい10年前に何が発見されたかというと、それは共通の遺伝子でした。
まず、身体の構造を決定する遺伝子が同じでした。
これは驚愕の結果です。
それだけでなく、中枢神経や眼、心臓、体内時計に関する遺伝子も同じでした。

これが何を意味するかというと、肉眼で見えるサイズの生物が地球で初めて出現した
5億4200万年以前の先カンブリア紀にいたとされる、人間と昆虫の共通の祖先
頭部・腹部・尾部を持っていたことになります。

となるとその共通の祖先はどんな生物であったのか、興味をそそられるのは必然です。
まだ化石というデータが少ないため、想像の割合が大きいですが、
おおかた図1のようなものだと思われています。

5億年ぶりに夢枕に立つかも?
図1 : 人間と昆虫の共通の祖先


頭部に感覚器を備え、中枢神経を持つ生物です。

 「ほぼ昆虫じゃん!」 

というツッコミは残念ながら受け付けておりません。
どこかで見た事があるような気がするのは、遺伝子が覚えているせいかもしれません。

これがどのように、昆虫と人間に分かれたのでしょうか?


(続く)
----------

【おまけ】

『人間と昆虫の祖先』 という表現は何だかイマイチなので、
図1の生物のニックネームを募集します。
何か思いついたら、挙手をお願いします。







Last updated  2010.10.26 00:22:07
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2010.10.15
カテゴリ:
「カブトムシの幼虫が出てきちゃったよ」

姪からくるメールは、たいてい金魚か虫に関する内容です。

後日電話をして詳しく聞いてみると、どうやらカブトムシの幼虫のフンが増えすぎて
窒息したため、幼虫が出てきたようです。

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飼育ケースを覗いてみると、丸いアーモンドのようなフンでいっぱいでした。
試しにすくってみると、ほとんどフンです。

姪に手伝ってもらいながら、ふるいでフンをよってみたところ、
ほとんど土は残っておらず。
そのため中身をすべて入れ替えることにしました。

広げた新聞紙に、飼育ケースをえいっとひっくり返すと
丸々と太った幼虫がごろごろと9匹。

姪はカブトムシの幼虫を触るのが初めてだったようです。


激しく抵抗
図1 : 手触りは、魚肉ソーセージ の如し


カブトムシの幼虫は、触られると液体状のフンを出します。(図1)

嫌がっているので、観察は素早く行います。


お手上げのポーズ
図2 : お手上げのポーズ


 「昆虫だから、幼虫でも足は6本だよ」

 「ほんとだ! もっとあるかと思った!」


気門は9個
図3 : 気門は9個


 「この点は何でしょう?」

 「・・・目?」

 「ここで幼虫は息をしているんだよ」

 「えぇ~」


最後に姪は、両手に幼虫を9匹乗せ、満面の笑みで記念撮影。
幼虫はひどい目にあったとボヤキながら、すばやく土の中へ。
来年が楽しみです。

(おしまい)
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Last updated  2010.10.16 01:12:26
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2010.10.14
カテゴリ:
続いて、単眼の話です。


アブラゼミの単眼
図1(再掲) : アブラゼミの単眼


バッタやハチの頭には単眼が3つあります。
単眼を2個しか持っていない昆虫や、カブトムシのように単眼を持たない昆虫もいますが、
基本的に単眼は3つです。

なぜ、単眼は3つ必要なのでしょうか?

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簡単に言うと、ボールを支えるときは指2本より指3本で支えるほうが安定するように、
空間もボールと同じく3方向を測定することで認識できるからです。

単眼の見た目はまるで人間の目に似ていますが、
レンズの下に網膜があるという、実は同じ構造をしています。

しかし、単眼のレンズは光感受部位を越えたはるか後ろで焦点を結ぶため、
像を認識することはできません

では、単眼の役割は一体何でしょうか?

----------

…というクイズにしようかと思いましたが止めました。
単眼の研究は古来から続けられていましたが、単眼の『像を結びえない』という
一見して意味のない性質が、研究者たちを悩まし続けました。

解答を得られたのは最近で、1970年代のことです。
それは、『単眼は空と地面の明暗比(コントラスト)を検知する
というものでした。
つまり、単眼は
空間を認識する能力を捨てる代わりに、明暗変化の認識力を高めた
のです。

単眼は複眼に比べて信号伝達系が非常に速いため、時間分解能は複眼以上です。
昆虫はいかに時間スピードを重視しているかが分かると思います。

----------

では、明暗認識が何に役に立っているのかかるく説明します。

人間は内耳で、昆虫は単眼で平衡感覚を感じ取ります。

快適な空の旅
図2 : 快適な空の旅


昆虫は飛翔やジャンプをする際、図2のような3方向の軸の傾きを感じとり、
身体を平衡に保ちます。

例えば、ご機嫌よく飛翔している昆虫の単眼に、
空からの光と、地面からの暗い光が半分ずつ入っているとします。【図3の(1)】

横から吹いてきた風により身体が傾くと、単眼に入る光の入り方が変化します。
この変化はとても微小であり、人間にはとても認識できるレベルではありません。【図3の(2)】

そして前に身体が傾いた際は、空から入る光の量が減ります。【図3の(3)】


単眼に入る光量の変化
図3 : 単眼に入る光量の変化


このように、微小な体の傾きを単眼に入る光の変化で感じ取ることにより、
飛翔バランスの制御をしているのです。

厳密にはもう少し複雑なシステムなのですが、
内容はあまり面白くないのでこれ以上説明はカットします。

----------

今回で、複眼と単眼の話は一旦おしまいです。
これ以上書くと内容が一気に膨大になり収拾が付かなくなるので、
また複眼・単眼が懐かしくなってきたら、書こうかと思います。


(『単眼・複眼・千里眼』 おしまい)
----------






Last updated  2010.10.15 01:44:53
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2010.10.13
カテゴリ:
気が付くとまだ複眼の話が続いていますが、ここまで来たらもう少し続けたいと思います。

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(ちょっとコーヒーブレイクコーヒー

昆虫の中でも最大の個眼数を誇るトンボの複眼には、ちょっとした工夫が見られます。
さて、それはなんでしょうか。
図1を見て考えてみてください。


トンボ
図1 : コマネチ!





図に引いてある赤線の上下を境にして、複眼の色が変わっているのがわかるでしょうか。
上部は茶色の遮光色素が入っており、直接入ってくる過度の太陽光を緩和しているのです。
つまり視界を優先した結果、光が入り過ぎてしまった為にトンボはサングラスをしています。

またこの種類のトンボは上部で複眼が接していることから、
上部の物体を両方の複眼で捕らえることができます。
そのため、上部方向の距離感は抜群です。
網ですくうには下からが良さそうです。

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【本題熱帯魚

『眼』の仕組みと違いを知っておくと話が面白くなる(と思う)ので、少しだけ解説したいと思います。

1991年に発表されたマイケル・ランドの説を採用すると、
脊椎動物のレンズ眼はピンホール眼から進化しました。

ピンホール眼というのはピンホールカメラのように小さな穴があり、
その後ろが空洞状になっている眼のことです。
このピンホール眼の集光効率を上げるためにレンズを備えたというのがランドの説です。

眼のパターンを4つ並べてみます。
(3)と(4)が複眼です。
オウムガイというのは、カタツムリのイカ・タコバージョンのような生物のことです。
生きた化石と言われ、泳ぐ姿はなかなかに面白いものですが、
話が脱線するので今回は割愛します。

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(2)のピンホール眼は光線が焦点を結びません
明快な像を得るには、ぼやけてしまう原因の光線をカットする為に穴を小さくする必要があります。
しかし穴を小さくした分、像は暗くなります。
ピンホール眼は、近視の人が目を細めたときに物がよく見えるのと同じ原理です。

(1)のようにレンズがあれば、光が様々な方向から入ってきても焦点を結ぶため、
ピンホールのように穴を小さくする必要がなく、明るい像が得られます。


eye system 01.jpg
図2


(3)の連立像複眼とは、各レンズに入った光がそれぞれ担当している光感受部位に入ります。
これはそれぞれの光感受部位に入る光は、レンズの垂直方向の微小領域のみであることを意味しています。
つまりこのタイプの複眼は、全体が明るくないと見えないのです。

それに比べて、(4)の重複像複眼は、レンズの領域に関係なく光を拾うことができるので、
薄暗くなっても、連立像複眼と比べて多くの光を感じることができます。
暗闇の中で光を灯した時、チョウよりガの方が多く集まる理由はこのためです。

同じ『眼』という表現をしますが、
人間と昆虫では眼の仕組みは全く異なるのです。
それは他の生物でも同様であり、この4パターンはあくまで代表です。

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・・・また、書きすぎたでしょうか。
今回はここで止めておきます。
わからないところがありましたらご指摘ください。
小さなことでも遠慮せず、どしどし質問してくださるとありがたいです。


(続く?)
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Last updated  2010.10.14 00:51:48
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