てんとう虫は、繊細な翼を安全に隠して飛行から這い移動に素早く切り替えることができるため、非常に機動性の高い昆虫です。自然の賢い設計がこれを可能にします。このシステムは、キチンで固められたエリトラ、つまり有名な斑点のある外側の翼と、柔らかい飛翔膜のあるその下の翼で構成されています。飛ぶために、昆虫は装置全体を開き、羽を伸ばして飛び立ちます。着陸後、翼をたたんで飛行膜を下に引っ込めます。
透明なデッキウィングプロテーゼ
これまでの研究では、カブトムシの腹部の上下運動や羽の折り紙のような複雑な折り畳みパターンが関与していることが示唆されている。しかし、この魅力的なシステムの詳細は、カブトムシの覆い翼がプロセスを覆い隠しているため、これまで隠されたままでした。折り畳みのメカニズムと動作中の責任構造を観察できるようにするために、東京大学の斉藤和也氏率いる研究者らは、プラスチックでエリトラの透明なコピーを作成した。次に、いくつかの試験用テントウムシから斑点のあるカバーの羽を取り除き、透明な「義足」に置き換えました。
このようにして、翼が梱包されているときに翼の保護カバーの下で何が起こっているのかが初めて可視化されました。研究者らは高速カメラを使用して、折りたたんだり展開したりする動きを記録し、分析することができました。 「てんとう虫が人工エリトロンで羽を折りたたむことができるかどうかはわかりませんでした」と斉藤氏は言う。 「しかし、彼らはそれを行うことができました」と科学者は嬉しそうに言います。これは、テントウムシがカバーの羽の端と下面を巧みに利用して、特別な線に沿って羽を折り、最終的に最適に保管する方法を詳細に示しました。このプロセスは、腹部を持ち上げる動きによって引き起こされます。
可能性を秘めた天然特許
折りたたまれた羽と広げられた羽の三次元形状に関する情報を得るために、科学者らはマイクロコンピュータ断層撮影法（CT）を使用してテントウムシを検査した。画像により、翼を通る静脈の重要な役割が明らかになりました。広げたときは引っ張りバネのような構造のように機能しますが、収納するときは特定の場所で折りたたむこともできます。
「複雑な折り方におけるてんとう虫の技術は、特にロボット工学、機械学、航空宇宙、機械工学の分野の研究者にとってモデルとなる可能性があります」と斉藤氏は言う。たとえば、昆虫は衛星アンテナ、医療機器から傘や扇風機などの日用品に至るまで、あらゆるものの革新的なデザインにインスピレーションを与える可能性があります。
