光を当てた側へミドリムシが集まる様子を見ると、「明るければ明るいほど好きなのだ」と考えたくなります。しかし、光への反応は強さなどの条件で変わります。適度な光へ向かう反応と、強すぎる光を避ける反応を、一つの「光が好き」という言葉でまとめないことが大切です。集まった数を比べる問題では、個体が移動したのか、増えたのかという違いにも目を向けます。
移動する向きと光の向き
ミドリムシはべん毛を使って泳ぎます。光の方向に対して移動の向きが偏る反応は走光性と呼ばれます。植物の茎が光の方向へ曲がって伸びる現象とは、動き方も時間のかかり方も異なります。どちらにも光が関係しますが、「生物全体が移る」「成長の偏りで曲がる」を区別して図を読みます。
容器の右側に集まったからといって、直ちに光へ向かったとは言えません。光が右から当たっていたか、右だけ温度が高くなっていないか、容器を傾けていなかったかも確認します。光を反対側から当てたときに集まり方も変わるかを見ると、容器の位置そのものへの偏りと区別しやすくなります。照明による温度変化は、別に管理したい条件です。
例題1 明るい側に増えた30個体
容器を左右二つの領域に分けて数えると、初めは左50個体、右50個体でした。右から光を当て、短時間後に数えると左20個体、右80個体でした。この間、増殖・死亡・容器外への移動がなかったとします。右側の個体数の増加はいくつですか。また、右へ移った個体の延べ数は、この表だけで分かりますか。
答え・解説： 右の増加は80−50＝30個体です。ただし、右へ移った延べ数は決まりません。右へ40個体、左へ10個体が移っても、差し引き30個体増えます。途中の往復を記録していないので、最初と最後の分布から分かるのは正味の変化です。右に80個体いることを、80個体が新しく生まれたと読むのも誤りです。
左右の合計が100のままかを確かめると、分布の変化として扱えることが見えます。もし合計も変わっていたなら、見落とし、増殖、死亡、観察範囲からの出入りなどを検討しなければなりません。足し算による合計の確認は、生物のグラフでも有効な検算です。
例題2 光を強くした結果
同じ条件のミドリムシ100個体ずつを、別々の容器A・Bへ入れます。一定時間後、適度な光を当てたAでは明るい側に70個体、より強い光を当てたBでは明るい側に25個体いました。両方を合わせた明るい側の割合を求め、この結果から「強い光ほど集まる」と言えるか考えましょう。
答え・解説： 明るい側は70＋25＝95個体、全体は200個体なので95÷200×100＝47.5％です。しかし、この平均だけで二つの条件の特徴を説明するのは不十分です。Aでは70％、Bでは25％であり、光を強めたBの方が明るい側の割合は低くなっています。少なくともこの比較は「強いほど集まる」という説明を支持しません。
47.5％だけを見ると、光への反応がほとんどないようにも見えます。けれども、異なる条件をまとめたために特徴が薄まった数字です。条件別の結果を先に読み、その後に合計を計算します。集計の仕方によって見えなくなる違いがあることを、この例題で確かめられます。
一度の分布から全部を決めない
同じ条件でも、すべての個体が同じ瞬間に同じ方向へ進むとは限りません。個体差や泳ぐ途中の動きもあります。そのため、複数回測り、同じ傾向が見られるかを確かめます。単発の写真の一匹だけを根拠に、集団全体の反応を断定しないようにしましょう。照明を変えてからの待ち時間も、比較するときはそろえます。
また、明るい側へ集まった結果だけで、その場所で光合成量が最大だったとまでは言えません。移動の観察と光合成の測定は別です。光合成について結論を出したいなら、別の指標や実験が必要になります。ある行動に意味がありそうだと考えることと、その意味を測定で確かめたことを分けます。
入試では矢印を二種類描く
光が進む向きと、生物が泳ぐ向きの矢印を、同じ色で描かないようにします。光源の位置、容器の左右、数えた範囲を記したうえで、個体の移動を加えます。左右を入れ替えた実験でも、この図を描けば「右」という固定した場所ではなく、光源に対する方向を比べていると分かります。
知らない微生物の名前が出ても、暗記で反応を決める必要はありません。問題の表が示す条件と分布を対応させ、合計を確かめ、正味の移動と延べの移動を分ける。この手順で、観察から言える範囲を守った説明ができます。
光を消したときの結果も使う
照明を片側から当てる実験に加え、方向の偏りがない照明条件を置くと、光を変える前から右側へ集まりやすかったかを調べられます。はじめから右に多かった場合、最後に右が多いことだけでは十分な証拠になりません。左右の初期分布と、その後の変化の両方を記録します。
容器を回して光源を固定する方法と、容器を固定して光源を動かす方法では、動かしたものが違います。容器を回す際に水が流れて個体を運ぶなら、泳いだ結果と区別しにくくなります。光源の向きを変えた後、流れがない条件を保って観察するなど、移動の原因を絞る工夫が必要です。単に左右を逆にするだけでなく、その操作が別の刺激を加えていないかまで考えると、実験計画を説明する答案が具体的になります。
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