中学受験理科｜ダンゴムシは右の次に必ず左？｜交替性転向と選択の記録

ダンゴムシが通路を右へ曲がった後、次の分かれ道では左を選びやすいことがあります。交替性転向反応と呼ばれる行動です。ただし、「右の次は必ず左」と一匹ずつの行動を決めつけることはできません。入試の実験問題では、向きを選んだ記録の数え方と、比較する条件を確かめます。

強制された曲がりと、自分で選べる曲がり

最初の角では通路が右にしか続かず、その先が左右の分かれ道になっている模型を考えます。最初の右折は、左右から選んだ結果ではありません。その次の分かれ道で左へ行った場合を「直前と反対を選んだ」と数えます。

二つの自由な分かれ道を続けた実験なら、最初の選択も記録しなければなりません。右の次の左だけでなく、左の次の右も交替に含めます。右を選んだ総数だけを集計しても、前の向きとの関係は分かりません。順番を残した記録が必要です。

図：明暗選好と区別し、強制方向・自由選択・無反応を記録する。数値は本文の例題条件に対応する模型です。

分かれ道へ来なかった個体を別にする

一定時間内に分かれ道へ到着しなかった個体や、そこで止まって左右を選ばなかった個体もいるかもしれません。その数を結果から隠すと、条件の違いによって動きにくくなった可能性を見落とします。

「選択した個体のうち反対へ曲がった割合」と「最初に使った全個体のうち反対へ曲がった割合」は、分母が異なります。どちらを報告するかは目的次第ですが、名称を付けずに一つの百分率だけを書くと読み手が誤解します。無反応を別の列にしてから割合を求めるようにします。

例題1　交替の割合

右折を強制する通路へダンゴムシ40匹を一匹ずつ入れました。その先で左を選んだ個体が27匹、右が9匹、制限時間内に選ばなかった個体が4匹でした。選択した個体に限った交替率と、最初の40匹に対して交替を確認した割合を求めなさい。これは練習用の記録です。

答え・解説： 選択した個体は27＋9＝36匹。交替率は27÷36×100＝75%。全40匹に対しては27÷40×100＝67.5%です。無反応4匹を右折とみなすことも、最初から存在しなかったことにするのも不適切です。

例題2　左右の通路の癖を調べる

鏡写しの装置で左折を強制した実験では、右へ24匹、左へ8匹が進みました。全個体が選択しました。交替率を求め、例題1の「選択した個体に限った割合」と比べなさい。

答え・解説： 直前と反対は右なので、24÷32×100＝75%。例題1と同じです。右を選ぶ割合だけなら、この実験は75%、例題1は25%ですが、直前の方向を基準にすると同じ傾向になります。左右そのものと、前回に対する反対方向を分けます。

距離を変えた記録の読み方

最初の曲がり角から次の選択点までの距離を変えると、交替の傾向が変わることがあります。しかし距離だけでなく、歩く時間、通路への接触、明暗や湿り気も変わっていないかを確認する必要があります。長い通路と短い通路で素材が違うなら、単純な距離の効果とは言い切れません。

また、同じ一匹を続けて何回も試した記録は、多数の個体を一回ずつ試した記録と同じではありません。疲れや直前の経験などが重なる可能性があるためです。問題文に個体数と試行数が両方ある場合は、どちらを割合の分母にしているかを確かめます。

必ず交替すると仮定した模型と実測

格子状の通路で必ず左右交互に曲がるという模型なら、同じ方向へ曲がり続ける模型よりも、出発点の周囲を回り続けにくい場合があります。これは行動の意味を考える手掛かりになりますが、ダンゴムシが地図を頭に描いて計画したという証拠にはなりません。

実験で75%が交替しても、残り25%は交替していません。傾向を「全個体の規則」に置き換えないようにしましょう。記述では「この条件で選択した個体の75%が直前と反対へ進んだ」と、条件と分母を含めると正確です。

観察で傷つけずに確かめる

行動を考えるために触角などを傷つける必要はありません。授業用の観察では、左右を入れ替えた通路や距離の違いを使い、湿り気や温度をそろえ、長く拘束しない方法で記録できます。実際に観察するときは、生き物を扱う学校の方針に従います。

この題材で大切なのは、ダンゴムシに「右好き」「左嫌い」という名前を付けることではありません。前にどちらへ曲がったかを残し、次の選択と組にして数えることです。一つ前の条件によって見方が変わる表を、落ち着いて読めるようにしましょう。

曲がった方向を動物の向きから決める

紙面の左へ進んだことが、動物にとって左折とは限りません。下から上へ歩いているときは画面左が動物の左ですが、上から下へ歩いているときは逆です。交差点の直前に進行方向の矢印を描き、その矢印に自分が乗ったつもりで左右を決めます。

装置全体を半回転しても、動物から見た交替という関係は変わりません。もし半回転すると結果が大きく変わったなら、部屋の明るい窓など、装置の外に固定された条件が影響していないかを考える手掛かりになります。単に写真の左右を比較するのでなく、動物の進入方向をそろえて読むのです。

記録の符号をRとLにする場合も、観察者の左右ではなく個体の左右として定義します。「RL」「LR」が交替、「RR」「LL」が非交替と決めれば、集計の手順が明確です。途中で引き返した個体の扱いも、後から都合よく決めず、別の記録に残します。装置の図と言葉の定義が合っていることが、正しい百分率の前提です。